電源與時鐘的單元測試方案解析

Word電源與時鐘的單元測試方案解析調(diào)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(xué)習(xí)《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(zhì)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(dǎo)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(zhì)量，開發(fā)與硬測要拉通運作，一起測試，一起評審。嚴(yán)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(guān)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(yīng)(OutputDynamicResponse（Te）st)

電源輸出的Ove（rs）hoot和Undershoot測試

電源效率測試

用（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：

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：

我們在設(shè)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(guān)的要求一一測試，以確認(rèn)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。

通過示波器查看上電過程中，電源時間的時序關(guān)系。

（時鐘）相關(guān)測試細則，可以點擊下面幾篇文章：

時鐘基礎(chǔ)知識，該文檔已經(jīng)支持（下載）

一個25MHZ時鐘信號的單調(diào)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(zhǔn)確度和穩(wěn)定度（FrequencyAccuracy&Stability）

（TI）E（TimeIntervalError）

MTIE（（Maxim）umTimeIntervalError）

TDEV（TimeDeviation）

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(biāo)準(zhǔn)、抖動等參數(shù)：

抖動:時域概念

抖動是對信號時域變化的測量結(jié)果，它從本質(zhì)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?dāng)_

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(zhuǎn)換為同一種邏輯狀態(tài)

隨機抖動是指由較難預(yù)測的因素導(dǎo)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(jié)果在頻率域內(nèi)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(wěn)定性（抖動）導(dǎo)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(shù)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。

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(shù)術(shù)語可以量化相位噪聲，但最常采用的指標(biāo)之一是“單邊帶（SSB）相位噪聲”，L(f)。在數(shù)學(xué)上，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)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(jié)果可以再轉(zhuǎn)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(jié)果。如下圖示，相位抖動可以對陰影頻帶范圍內(nèi)相噪進行積分得到。

基于相噪測量得到相位抖動

對于傳統(tǒng)的數(shù)字領(lǐng)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(shè)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)如PCIExpress/（USB）等參考時鐘信號里是相當(dāng)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(nèi)。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(dāng)然實時示波器