测试电源和信号完整性时需要解决的5个关键问题
时间：2022-01-13 阅读：1145
使用基于示波器的解决方案测试电源和信号完整性有一些测试挑战，如何解决这些测试挑战以获得最佳性能？我们将在这里讨论其中的五个问题。
什么是电源和信号完整性？
首先让我们定义下什么是电源和信号完整性。
信号完整性
信号完整性 (SI) 分析侧重于发射机、参考时钟、信道和接收机在误码率 (BER) 中的性能。电源完整性 (形式发票) 专注于配电网络 (PDN) 技术，以提供恒定和干净的电源和低阻抗返回路径。SI和PI有着广泛的相互依存关系。PDN引起噪声和抖动。电路设计和元件 -- 芯片封装、引脚、电线、过孔、连接器 -- 将影响PDN的阻抗，从而影响电源质量。
我们知道，从电源引入噪声和抖动将导致高速串行网络中的误码率，这至少会降低嵌入式系统的效率。在最坏的情况下，关键任务环境中可能会出现不正确的比特或不正确的数据。
电源完整性
电源完整性不仅仅是将电压保持在适当的范围内。电源的完整性是为了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。它的目的是保持从电源到功耗的电能质量。实现可接受的电源完整性意味着噪声水平在规定的允许范围内。
由于电子元件需要在较小的电路板上执行更多的功能，这变得越来越重要。随着尺寸持续缩小和复杂性增加，嵌入式系统越来越接近电力传输路径或电力完整性组件。
在测试和分析电源完整性和信号完整性的过程中，攻克一些需要解决的关键问题是非常重要的。接下来我们进入正题，如何解决以下五大问题？
1
滤掉AC-DC电源转换中的纹波
在这里，设计人员需要最佳的电能质量，以确保所包含的任何开关纹波都不会在下游泄漏-同时保持高效率。设计人员必须确保高效率/低噪声直流转换，为整个配电网络 (PDN) 供电，并确保电源噪声 (PSN) 保持在Z低水平。
2
DC-DC电源转换
在供电的这个阶段，设计人员需要为最后阶段或负载点 (POL) 组件提供电力。最敏感的电源包括高速ADC转换器、FPGA内核和数字信号处理器 (DSP) 电源。嵌入式设计可能具有超过1000个电压和接地平面来在组件之间传输功率。处理不同电压水平下的不同负载也是一个挑战。
3
测量系统对结果的影响
这包括正在使用的范围，不同的测量方法，探头，以及任何在探针尖前使用的适配器。了解这些是非常重要的，这样就可以知道它们对测量的影响。
其中一个例子是增加任何探头引线，都会降低测量系统的总带宽。探针连接的便利性与性能之间有一定权衡，所以了解任何连接器的带宽和共模抑制很重要。
4
信号完整性与电源完整性
由于电源完整性和信号完整性都相互影响，因此了解它们如何相互影响对于测量非常重要。一个的噪音会影响另一个。您需要了解这些测量之间的差异，以确定噪声源的根本原因。设计人员需要将敏感电源在时域和频域中的纹波相关联。
5
器件在整个频率范围内的响应
所有的器件都会在一个频率范围内变化，了解阻抗以及电源下的元件在该频率范围内的变化是很重要的。它决定了保持电源所需的基本谐振频率。
完整信号性和权力完整性通常被认为是独立的学科，但我们已经看到，你需要很好地理解它们的差异，以解决这五个关键挑战。MSO6B系列混合信号示波器可以作为必要的工具，在易于使用的触摸屏环境中满足两个学科的测试要求。