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《硬件單元測試規范及建議》就測試方法和測試規則達成一致;
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,測試環節包括探頭、單板等信息一定要與測試數據一起保存;
4、SI測試按照規范指導進行,并且遵從接口規范
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、單元測試開發與硬測一起參與,為確保測試和評審質量,開發與硬測要拉通運作,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
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響應(Output Dynamic Response Test)
電源輸出的Overshoot和Undershoot 測試
電源效率測試
用示波器也可以測試“電源環路穩定性”
電源紋波測試
我們需要按照自己公司規定格式進行電源測試:
電源的基本參數測試完成之后,需要對上電時序進行測試:
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境下的都滿足上電時序要求。
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
時鐘的基本參數與基本測試項目
頻率準確度和穩定度(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的規范要求,核對和測試頻率,上升速率、電平標準、抖動等參數:
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,具備特定的產生原因,而
且不能進行統計分析。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
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。
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“時域不穩定性(抖動)導致波形在相位上發生快速、短期、隨機的波動,這種波動在頻域中的表現即為相位噪聲”。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別,例如以百萬分之幾(ppm)為單位的穩定度。它通常是以更大的時間長度進行測量,例如秒或分鐘。
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:
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。
基于相噪測量得到相位抖動
對于傳統的數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。因此發掘現有設備的潛能讓其發揮更大作用,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點除了節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據標準如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據信號上的相位噪聲。實時示波器還有強大的數據存儲和記錄能力可以保存波形用于傳統的數字分析工具比如PCIExpress 標準的CLK Jitter Tool等。
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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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