测试电源和信号完整性需要解决的五个关键问题

发布日期：2023-07-04

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使用基于示波器的解决方案来测试电源和信号完整性有一些测试挑战，必须考虑并解决这些问题才能获得最佳性能

首先，让我们定义什么是电源和信号完整性。信号完整性（SI）分析的重点是发射机、参考时钟、信道和接收机的误码率性能。电源完整性（PI）关注的技术是配电网（PDN）提供恒定、清洁的电源和低阻抗返回路径SI和PI广泛相互依赖PDN可引起噪声和抖动。电路设计和元器件，如芯片封装、引脚、导线、过孔、连接器等，都会影响PDN的阻抗，从而影响电源的质量

我们知道，在高速串行网络中，电源引入噪声和抖动会导致误码率，这至少会降低嵌入式系统的效率。在最坏的情况下，它可能会导致任务关键型环境中的错误位或错误数据

电源完整性不仅仅是将电压保持在正确的范围内。电源完整性是指确保应用于电路或设备的电源适合电路或设备的预期性能。它的目的是维持从供电到用电的电能质量，实现可接受的电源完整性意味着噪声级在规定的允许范围内

这变得越来越重要，因为电子元件需要在更小的电路板上执行更多的功能。随着嵌入式系统规模的不断缩小和复杂度的不断提高，嵌入式系统越来越接近于电源传输路径或电源完整性元件

在测试和分析电源完整性和信号完整性的过程中，解决一些关键问题显得非常重要。在这里，我们求解其中的五个

1.滤掉AC-DC电源转换中的纹波。在这里，设计人员需要保持最佳的电源质量，确保包含的任何一种开关纹波都不会被漏到下游，同时保持高效率。设计人员必须确保高效率/低噪声的直流转换，为整个电源分配网络（PDN）供电，确保电源噪声（PSN）保持在最低限度。

2.直流-直流电源转换。在电源的这一阶段，设计人员要向最后级或负载点（POL）元件提供电源。其中最敏感的电源包括高速ADC模数转换器、FPGA内核和数字信号处理器（DSP）的电源。一个嵌入式设计可能会有1000多个电压和接地平面，以便在元件间传递功率。处理不同电压水平下的不同负载也是一个挑战。

3.测量系统对测量结果的影响。这包括使用范围、不同的测量方法、探头以及探头尖端前面使用的任何适配器。了解这些因素非常重要，这样我们就可以知道它们对测量的影响。一个例子是，添加任何探针引线都会减少测量系统的总带宽。探针连接的方便性和性能之间有一个折衷，因此了解任何连接器的带宽和共模抑制非常重要

4.信号完整性和电源完整性。由于电源完整性和信号完整性都是相互影响的，因此了解它们是如何相互影响的是非常重要的。其中一个的噪声会影响另一个，您需要了解这些测量值之间的差异，以确定噪声源的根本原因。设计人员需要将敏感电源的纹波在时域和频域进行关联

5.器件在整个频率范围内的响应。所有设备将在一个频率范围内改变。在这个频率范围内，了解供电条件下元件的阻抗和变化是非常重要的。这用于确定维持电源所需的基本谐振频率。

信号完整性和电源完整性通常被视为独立的学科，但我们已经看到，要解决这五个关键挑战，需要很好地理解它们的差异。Mso6b系列混合信号示波器可以作为一种必要的工具，在一个易于使用的触摸屏环境中满足这两个学科的测试需求。要了解更多关于抖动分析的信息，请观看我们关于诊断电源和信号完整性问题的网络研讨会。

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