電源完整性測試

電（diàn）源完（wán）整性測試是保障高速數字電（diàn）路穩定運行的關鍵環節，尤（yóu）其在10Gbps以上（shàng）信號速率及低電壓供電場景中，其（qí）對噪聲敏感度（dù）和電源噪聲抑製能力的要（yào）求更為嚴格。以下從測試原理、核心項目、設備選型及注意事項四個維度進（jìn）行詳（xiáng）解：

一、測試原理（lǐ）與核心目標

電源完整性（PI）關注電源分配網絡（PDN）的穩定性，通過評（píng）估直流壓降、瞬態響（xiǎng）應、同步開關噪聲等參數，確保電（diàn）源電壓和電流滿足芯片需求。其核心目標（biāo）是控（kòng）製電源噪聲在允許範圍內（通常要求容差<5%），並為信號提供（gòng）低阻抗回流路徑。測試需結合信號（hào）完整性（SI）分析，因電源噪聲直接影響信號質量（如時（shí）鍾抖（dǒu）動、誤碼（mǎ）率等）。

二、核心測試項目及方法

電源（yuán）紋波/噪聲測試‌

測試（shì）條件‌：滿（mǎn）載/空載雙工況，示（shì）波器帶寬設置為20MHz（純紋波（bō））或全帶寬（紋波+噪聲）。

測量點（diǎn）‌：輸（shū）出（chū）電容兩端，采用地（dì）線環靠接法（fǎ），探頭選（xuǎn）擇1:1衰減比的無源探頭。

合格標準‌：紋（wén）波峰值（zhí）<輸出電壓的1%，紋波噪聲（shēng）<2%。

電壓精度測試‌

儀器‌：高精度萬用表，測量電源芯片輸出（chū）端及用電芯片電源引腳。

標準‌：標稱電（diàn）壓±5%範圍內。

環路響應分析‌

方法‌：通過伯德（dé）圖評估環路增益與相位裕度（dù），使用（yòng）示波器+信號源（yuán）生成掃頻信號（如RIGOL MSO5000係列內置25MHz信號源）。

接（jiē）線‌：需隔離變壓器（qì）避免（miǎn）共（gòng）地幹擾。

瞬（shùn）態響應與上下電波形‌

觸發（fā）設置‌：示波器捕獲上升/下降沿，分析過衝幅度（一般要求<10%）。

關鍵參數‌：建立時間、保持時間及瞬態電流響應速度。

三、測試（shì）設備與方案配置

核（hé）心（xīn）設備‌

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

探頭‌：優先選用低噪聲1:1探頭，配合N7020A電源探頭增強靈敏度。

輔助工具‌：網（wǎng）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（dé）圖測試方案‌：RIGOL MSO5000示波器 + 伯德圖軟件 + 隔離變（biàn）壓器，覆蓋10Hz-25MHz掃頻範圍。

紋波（bō）噪聲方案（àn）‌：示波器帶寬限20MHz，AC耦合，使用地線環縮短路徑以降低幹擾。

四、關鍵（jiàn）技巧與（yǔ）注意事項

降噪技巧‌

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

FFT分析鎖定噪聲頻段，通過平均功（gōng）能去除無關噪聲。

操作規範‌

避免探頭負（fù）載效（xiào）應：50Ω端子連接時需考慮電源負載（zǎi）影響。

電磁屏蔽：測試（shì）環境需使用屏（píng）蔽室，確保接地良好以減（jiǎn）少共模幹擾。

長（zhǎng）期（qī）穩定性測試：監測電源在不同（tóng）負載（zǎi）下的紋波變化及保護（hù）功能（如過壓、短（duǎn）路（lù）保護）。

五、測（cè）試報告與優化建議

測試結果需（xū）記錄波形、頻域響應（yīng）及誤碼率數據，結合電源抑製比（PSRR）和PDN阻抗分（fèn）析提（tí）出優化方向（如調整濾波電容布局、優化電源平麵設計）。對於高頻（pín）諧（xié）振噪聲，可通過增加去耦（ǒu）電容或調（diào）整PCB疊層結構改善。