電源完整性測試

電源完整性測試是保障高速（sù）數（shù）字電路穩定運行（háng）的關鍵環節（jiē），尤其在10Gbps以（yǐ）上信號速率及低電壓供電場景中，其（qí）對噪聲敏感度和電源（yuán）噪聲抑製能（néng）力的要求更為嚴格。以下（xià）從測試原理、核心項（xiàng）目、設備選型及注意（yì）事項四個維（wéi）度進行詳解（jiě）：

一、測試原理與核（hé）心目標

電源完整性（xìng）（PI）關注電源分配網絡（luò）（PDN）的穩（wěn）定性，通（tōng）過評估直流壓降、瞬態響（xiǎng）應（yīng）、同步（bù）開關噪聲等參數，確保電源（yuán）電壓和（hé）電流滿足芯片需求。其核心目標是控製電源噪聲在允許範圍內（通常要求（qiú）容差<5%），並為信（xìn）號提供低阻抗回流（liú）路徑。測試需結（jié）合信號完整性（SI）分析，因電源噪（zào）聲直接影響信號質量（如時鍾（zhōng）抖動、誤碼率等）。

二、核心測試（shì）項目及方法

電源紋波/噪聲測試‌

測試條件‌：滿載/空載雙工況，示波器帶寬設置為20MHz（純紋波）或全帶寬（紋（wén）波+噪聲）。

測（cè）量（liàng）點（diǎn）‌：輸出電（diàn）容兩端，采（cǎi）用地線（xiàn）環（huán）靠接法，探頭（tóu）選擇1:1衰減比的無源探頭。

合格標準‌：紋波峰值<輸出電壓的1%，紋波噪聲<2%。

電壓精度（dù）測試‌

儀器‌：高精度萬（wàn）用表，測量電源芯片輸出端及用電芯片電源引腳。

標（biāo）準‌：標稱電壓±5%範圍內。

環路響（xiǎng）應分析‌

方法‌：通過伯德圖評估環路增益（yì）與（yǔ）相位裕度，使用（yòng）示波器+信號源生成掃頻信號（如RIGOL MSO5000係列內置25MHz信號源）。

接線‌：需（xū）隔離變壓器避免共地幹（gàn）擾。

瞬態響應與上（shàng）下電波形‌

觸發（fā）設置（zhì）‌：示波器捕獲（huò）上（shàng）升/下（xià）降沿，分析過衝幅度（一般要求<10%）。

關鍵參數‌：建立時間（jiān）、保持時間及瞬態電流響應（yīng）速度。

三、測試設備與方案配置

核心設（shè）備（bèi）‌

示波（bō）器‌：推薦帶寬≥2.5GHz（如Keysight DSOS254A），支持FFT分析（xī）及高采樣率。

探頭‌：優先選用低噪聲1:1探頭（tóu），配合N7020A電源探頭增強靈敏度。

輔助工（gōng）具‌：網絡分析儀（阻抗測試）、直流電源分析儀（壓降測量）。

典型方案‌

伯德圖測試方案‌：RIGOL MSO5000示波器 + 伯（bó）德圖軟件 + 隔離（lí）變壓器，覆蓋10Hz-25MHz掃頻範圍。

紋波噪聲方案‌：示波（bō）器帶寬限20MHz，AC耦（ǒu）合，使用（yòng）地線環縮短路徑以降低（dī）幹擾（rǎo）。

四、關鍵技巧與注意事項

降噪（zào）技巧（qiǎo）‌

采用50Ω示波器輸入降低係統噪聲，靈活使用直流阻斷器及探頭偏置放大信（xìn）號（hào）。

FFT分析鎖定（dìng）噪聲頻段，通（tōng）過平（píng）均功能去除無關噪聲。

操作（zuò）規範（fàn）‌

避免探頭（tóu）負載效應：50Ω端子連接時（shí）需考慮電源負載影（yǐng）響。

電磁屏蔽：測試環境需使（shǐ）用（yòng）屏蔽室，確保（bǎo）接（jiē）地良好以（yǐ）減少共模幹擾。

長期穩定性測試：監測電源在不同負載下的紋波變化（huà）及保護功能（如過（guò）壓、短路保護）。

五、測試報告與優化建議

測試結果需記錄（lù）波形、頻域響應及誤碼率數據，結合電源（yuán）抑製比（PSRR）和PDN阻抗分析提出優化方（fāng）向（如調整濾波電容布局、優化電源平麵設計）。對於高頻諧振噪聲，可通過增（zēng）加去耦電容或調整PCB疊層結構（gòu）改善。