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時鐘的基本參數(shù)與基本項目

wFVr_Hardware_1 ? 來源:硬件十萬個為什么 ? 作者:硬件十萬個為什么 ? 2022-10-17 17:33 ? 次閱讀

調試功能基本OK后,進入單元測試階段。

單元測試,一般是指基于開發(fā)人員自行開展的功能測試及各個功能單元的單元測試,是硬件信號級的測試,分為基本測試和信號完整性測試。也被稱作硬件的白盒測試。

1、單元測試開始前,全項目組人員一起學習《硬件單元測試規(guī)范及建議》就測試方法和測試規(guī)則達成一致;

2、需要制定UT測試計劃和評審計劃。要求測試完成一部分電路就評審一部分,不要測試完成后才一起評審。

3、單元測試的時序、信號質量、電源等測試都用專用表格進行,測試環(huán)節(jié)包括探頭、單板等信息一定要與測試數(shù)據(jù)一起保存;

4、SI測試按照規(guī)范指導進行,并且遵從接口規(guī)范

5、單元測試的問題全部要提問題單跟蹤解決,測出問題在記錄在跟蹤表的同時就馬上提問題單(單元測試的問題單可以走短流程),不要積累到最后一起提。

6、單元測試開發(fā)與硬測一起參與,為確保測試和評審質量,開發(fā)與硬測要拉通運作,一起測試,一起評審。嚴禁分工后各管各的。

基本測試

基本性能測試項目如圖所示。圖7.5基本性能測試項目

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電源相關測試細則,可以點擊下面幾篇文章:

電源測試之輸出動態(tài)響應(Output Dynamic Response Test)

電源輸出的Overshoot和Undershoot 測試

電源效率測試

示波器也可以測試“電源環(huán)路穩(wěn)定性”

電源紋波測試

我們需要按照自己公司規(guī)定格式進行電源測試:

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電源的基本參數(shù)測試完成之后,需要對上電時序進行測試:

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我們在設計的時候,通過控制電源的上電使能管腳或者通過MOSFET、或者專用的電源上電控制芯片,控制不同電源的上電時序,以確保每個芯片的電源上電時序是滿足芯片的要求的。我們在測試的時候,需要對相關的要求一一測試,以確認每個上電時序滿足要求的。甚至在極端高低溫環(huán)境下對上電時序都需要進行全部的測量,以確保電路板在高低溫環(huán)境下的都滿足上電時序要求。

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通過示波器查看上電過程中,電源時間的時序關系。

時鐘相關測試細則,可以點擊下面幾篇文章:

時鐘基礎知識,該文檔已經(jīng)支持下載

一個25MHZ時鐘信號的單調性問題測試分析

時鐘的基本參數(shù)與基本測試項目

頻率準確度和穩(wěn)定度(Frequency Accuracy & Stability)

TIE (Time Interval Error)

MTIE (Maximum Time Interval Error)

TDEV (Time Deviation)

抖動和漂動 (Jitter &Wander)

抖動和相噪

例如PCIe時鐘,按照PCIe的規(guī)范要求,核對和測試頻率,上升速率、電平標準、抖動等參數(shù):

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抖動:時域概念

抖動是對信號時域變化的測量結果,它從本質上描述了信號周期距離其理想值偏離了多少。包括確定性抖動和隨機抖動

確定性抖動是由可識別的干擾信號造成的,這種抖動通常幅度有限,具備特定的產(chǎn)生原因,而

且不能進行統(tǒng)計分析。確定性抖動的來源主要有4種

1、相鄰信號走線之間的串擾

2、敏感信號通路上的EMI輻射

3、多層基底中電源層的噪聲

4、多個門電路同時轉換為同一種邏輯狀態(tài)

隨機抖動是指由較難預測的因素導致的時序變化。隨機抖動最基本的一個特性就是隨機性,因此我們可以用高斯統(tǒng)計分布來描述其特性。

相噪:頻域概念

相位噪聲是對信號時序變化的另一種測量方式,其結果在頻率域內顯示。圖用一個振蕩器信號來解釋相位噪聲。

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首先來看什么是相位噪聲?

在維基百科中,相位噪聲的定義是“時域不穩(wěn)定性(抖動)導致波形在相位上發(fā)生快速、短期、隨機的波動,這種波動在頻域中的表現(xiàn)即為相位噪聲”。這一術語中的“噪聲”一詞告訴我們,它指的不是雜散或確定性波動。

定義中提到的“短期”是為了與確定時鐘源純凈度時所用的其他方法加以區(qū)別,例如以百萬分之幾(ppm)為單位的穩(wěn)定度。它通常是以更大的時間長度進行測量,例如秒或分鐘。

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圖26 理想與真實信號在時域和頻域的對比

雖然有許多技術術語可以量化相位噪聲,但最常采用的指標之一是“單邊帶(SSB)相位噪聲”,L(f)。在數(shù)學上,美國國家標準與技術研究院(NIST)將L(f)定義為從載波的偏移頻率處的功率密度與載波信號的總功率之比,單位為dBc/Hz:

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基于頻域相噪的測量結果可以再轉化為時域的相位抖動,這就是數(shù)字和時域研究人員感興趣的結果。如下圖示,相位抖動可以對陰影頻帶范圍內相噪進行積分得到。

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基于相噪測量得到相位抖動

對于傳統(tǒng)的數(shù)字領域的公司和工程師而言,如果為了測試相位噪聲而專門進行相位噪聲測量儀器的投資,很明顯其性價比是不高的。因此發(fā)掘現(xiàn)有設備的潛能讓其發(fā)揮更大作用,也是一個不錯的選擇,而普遍存在的實時示波器當然是最佳的選擇。

相比其它頻域儀器測量方法,采用實時示波器進行相噪分析的優(yōu)點除了節(jié)約投資外主要還有實時示波器可以測量方波時鐘信號或者帶SSC(擴頻時鐘)的時鐘信號相噪,尤其是SSC擴頻時鐘在高速串行數(shù)據(jù)標準如PCIExpress/USB等參考時鐘信號里是相當常見的。

另外采用實時示波器的方法可以測量100MHz以上的時鐘頻率偏移,而頻域儀器一般限定在100MHz范圍內。針對數(shù)字域常見的差分信號,示波器可以采用高阻探頭直接探測或者采用2個通道輸入再進行差分運算,無需額外的附件Balun(巴倫)。

當然實時示波器還可以直接測量傳遞到數(shù)據(jù)信號上的相位噪聲。實時示波器還有強大的數(shù)據(jù)存儲和記錄能力可以保存波形用于傳統(tǒng)的數(shù)字分析工具比如PCIExpress 標準的CLK Jitter Tool等。

審核編輯:彭靜
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原文標題:硬件的單元測試(UT)(1)電源與時鐘的測試

文章出處:【微信號:Hardware_10W,微信公眾號:硬件十萬個為什么】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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