測試電源和信號完整性需要解決的5個問題

       使用基于示波器的解決方案測試電源和信號完整性存在一些測試挑戰。為了獲得最佳性能，必須考慮并解決這些測試挑戰。

　　我們先定義一下什么是電源和信號完整性。信號完整性(SI)分析側重于發射機、參考時鐘、信道和接收機在誤碼率(BER)方面的性能。電源完整性(PI)側重于配電網絡(PDN)提供持續、清潔的電源和低阻抗回路的技術。并且SI和PI廣泛地相互依賴。PDN會引起噪聲和抖動。設計和元件，如芯片封裝、引腳、導線、過孔、連接器等。會影響PDN的阻抗，從而影響供電質量。

　　我們知道，電源引入的噪聲和抖動會導致高速串行網絡的誤碼率，至少會降低嵌入式系統的效率。在最壞的情況下，關鍵任務環境中可能會出現錯誤的位或錯誤的數據。

　　電源的完整性不僅僅是將電壓保持在適當的范圍內。電源完整性是為了確保施加到電路或設備上的電源適合于電路或設備的預期性能。其目的是維持從供電到用電的電能質量。達到可接受的電源完整性意味著噪聲水平在規定的允許范圍內。

　　隨著電子元件需要在更小的電路板上執行更多的功能，這變得越來越重要。隨著尺寸的縮小和復雜性的增加，嵌入式系統越來越接近功率傳輸路徑或功率完整性元件。

　　在測試和分析電源和信號完整性的過程中，克服一些需要解決的關鍵問題是非常重要的。在這里，我們解決其中的五個問題。

　　1、測量系統對結果的影響。這包括正在使用的范圍，不同的測量方法、探頭，以及任何在探針尖前使用的適配器。了解這些是非常重要的，這樣就可以知道它們對測量的影響。其中一個例子是增加任何探頭引線，都會降低測量系統的總帶寬。探針連接的便利性與性能之間有一定權衡，所以了解任何連接器的帶寬和共模抑制很重要。

　　2、器件在整個頻率范圍內的響應。所有的器件都會在一個頻率范圍內變化，了解阻抗以及電源下的元件在該頻率范圍內的變化是很重要的。這用來決定保持電源所需的基本諧振頻率。

　　3、濾掉AC-DC電源轉換中的紋波。在這里，設計人員需要保持最佳的電源質量，確保包含的任何一種開關紋波都不會被漏到下游，同時保持高效率。設計人員必須確保高效率/低噪聲的直流轉換，為整個電源分配網絡 (PDN)供電，確保電源噪聲 (PSN)保持在最低限度。

　　4、信號完整性與電源完整性。由于電源完整性和信號完整性都會相互影響，因此了解相互之間如何影響，測量是至關重要。其中一個的噪聲會影響另一個，你需要了解這些測量之間的差異，以確定噪聲源的根本原因。設計人員需要在時域和頻域內對敏感電源上的紋波進行關聯。

　　5、直流-直流電源轉換。在電源的這一階段，設計人員要向最后級或負載點 (POL) 元件提供電源。其中最敏感的電源包括高速ADC模數轉換器、FPGA內核和數字信號處理器(DSP)的電源。一個嵌入式設計可能會有1000多個電壓和接地平面，以便在元件間傳遞功率。處理不同電壓水平下的不同負載也是一個挑戰。

　　信號完整性和電源完整性通常被認為是單獨的學科，但我們已經看到，需要很好地理解它們的差異，以解決這五個關鍵挑戰。MSO6B系列混合信號示波器可以作為這樣的必要工具，在易于使用的觸摸屏環境中同時滿足這兩個學科的測試需求。

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