使用基于示波器的解決方案測(cè)試電源和信號(hào)完整性有一些固有的挑戰(zhàn)，需要考慮和解決以獲得最佳性能。我們將在這里討論其中的五個(gè)，但首先讓我們退后一步，定義我們所說的電源和信號(hào)完整性的含義。
信號(hào)完整性 (SI) 分析側(cè)重于發(fā)送器、參考時(shí)鐘、通道和接收器在誤碼率 (BER) 方面的性能。電源完整性 (PI) 側(cè)重于配電網(wǎng)絡(luò) (PDN)提供恒定、清潔電源軌 和低阻抗返回路徑的能力。SI 和 PI 具有廣泛的相互依賴性。PDN 會(huì)導(dǎo)致噪聲和抖動(dòng)。電路設(shè)計(jì)和組件——芯片封裝、引腳、走線、過孔、連接器——影響 PDN 的阻抗，從而影響供電的質(zhì)量。
我們知道，從電源軌引入噪聲和抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致高速串行網(wǎng)絡(luò)中的誤碼率，這至少會(huì)降低這些嵌入式系統(tǒng)的效率。但在最壞的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致位損壞或數(shù)據(jù)線損壞，從而在關(guān)鍵任務(wù)環(huán)境中發(fā)生故障。
電源完整性不僅僅是將電壓保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。PI 是保證施加到電路或設(shè)備的電源適合電路或設(shè)備所需的性能。其目的是保持從發(fā)電到消費(fèi)的電力質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)可接受的電源完整性意味著噪聲水平在定義的容限范圍內(nèi)。
這變得越來越重要，因?yàn)橐箅娮釉诟〉恼嫉孛娣e內(nèi)執(zhí)行更多的功能。隨著占用空間的不斷縮小和復(fù)雜性的增加，嵌入式系統(tǒng)越來越接近供電路徑或電源完整性組件。
解決在測(cè)試和分析電源完整性和信號(hào)完整性時(shí)需要解決的一些關(guān)鍵問題非常重要。在這里，我們將討論其中五個(gè)：
過濾掉 AC-DC 電源轉(zhuǎn)換中的紋波。在這里，設(shè)計(jì)人員需要保持最佳電源質(zhì)量，確保所包含的任何類型的開關(guān)紋波都不會(huì)流入下游——同時(shí)保持高效率。設(shè)計(jì)人員必須確保為整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 供電的高效/低噪聲直流轉(zhuǎn)換，確保將電源噪聲 (PSN) 保持在最低水平。
DC-DC 電源轉(zhuǎn)換。在電源的這個(gè)階段，設(shè)計(jì)人員正在向最后階段或負(fù)載點(diǎn) (POL) 組件供電。這些電源軌中最敏感的包括那些用于高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、FPGA 內(nèi)核軌和數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 的電源軌。嵌入式設(shè)計(jì)可能有 1000 個(gè)電壓和接地平面，用于跨組件傳輸電源。處理不同電壓水平的不同負(fù)載也是一個(gè)挑戰(zhàn)。
測(cè)量系統(tǒng)對(duì)結(jié)果的影響。這包括正在使用的示波器、 不同的測(cè)量方法、探頭以及在探頭尖端前使用的任何適配器。所有這些都非常重要， 因此您可以了解它們對(duì)您的測(cè)量的影響。
將探頭連接到您的系統(tǒng)有多種選擇，它們都有不同的用途
這方面的一個(gè)例子是添加任何探頭引線，這會(huì)降低測(cè)量系統(tǒng)的總帶寬。探頭連接便利性與性能之間存在共同的權(quán)衡，因此了解您分配的任何連接器的帶寬和共模抑制非常重要。
信號(hào)完整性與電源完整性。由于電源完整性和信號(hào)完整性 相互影響，因此了解它們各自如何影響測(cè)量至關(guān)重要。來自一個(gè)的噪聲會(huì)影響另一個(gè)，您需要了解這些測(cè)量之間的差異，以確定噪聲源的根本原因。設(shè)計(jì)人員需要在時(shí)域和頻域中關(guān)聯(lián)敏感電源軌上的紋波。
整個(gè)頻率范圍內(nèi)的設(shè)備響應(yīng)。所有設(shè)備都在一個(gè)頻率范圍內(nèi)變化，了解阻抗以及電源下的組件如何在該頻率范圍內(nèi)變化非常重要。這用于確定控制電源所需的基本諧振頻率。
6 系列 MSO 等示波器提供了許多電源完整性分析功能
信號(hào)完整性和電源完整性通常被視為獨(dú)立的學(xué)科，但我們已經(jīng)看到您需要很好地了解它們的差異才能解決這五個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，像6 系列 B 混合信號(hào)示波器 (MSO)這樣的泰克示波器 擁有必要的工具，可以在一個(gè)易于使用的觸摸屏環(huán)境中將這兩個(gè)學(xué)科結(jié)合起來。