電源完整性測試

電源完整（zhěng）性測試是保障高速數字電（diàn）路穩定運行的關鍵環節，尤其（qí）在10Gbps以上信號速率及低電壓（yā）供電場景中，其對噪聲敏（mǐn）感度和電源噪聲（shēng）抑製能力的要求更為嚴格。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行詳解：

一、測試原理與核心目標

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

二、核心測試項目及方法

電源紋波/噪聲測試‌

測試條件‌：滿載/空（kōng）載雙工況，示波（bō）器帶寬設置為20MHz（純紋波）或全帶寬（紋（wén）波+噪（zào）聲）。

測量點‌：輸出電容兩端，采用（yòng）地線（xiàn）環靠接法，探（tàn）頭選擇1:1衰減（jiǎn）比的無源探頭（tóu）。

合格標準‌：紋波（bō）峰值<輸出電壓的1%，紋波噪聲<2%。

電壓精度測試‌

儀器‌：高精度萬用表，測量電源芯片輸出端及（jí）用電芯片電源引腳。

標準‌：標稱（chēng）電壓（yā）±5%範圍內。

環路響應分析‌

方法‌：通過伯德圖評估環路增益與相位裕（yù）度，使用示波器+信號源生成掃頻信號（如RIGOL MSO5000係列內置（zhì）25MHz信號源）。

接（jiē）線‌：需隔離變壓器避免共地幹擾。

瞬態響應與上（shàng）下電波形‌

觸發設置‌：示波器捕獲上升（shēng）/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（yīng）速度。

三、測試設備與（yǔ）方案配置

核心設備‌

示波器‌：推薦帶（dài）寬≥2.5GHz（如Keysight DSOS254A），支持FFT分（fèn）析及高采樣率。

探頭‌：優先選用低噪聲1:1探頭，配（pèi）合N7020A電源（yuán）探頭增強靈（líng）敏度。

輔（fǔ）助工具‌：網絡分析儀（yí）（阻抗測試）、直流電源分析儀（壓降測量）。

典型方案‌

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

紋（wén）波噪聲方案‌：示波器帶寬限20MHz，AC耦合，使用地線環縮短路徑以降（jiàng）低幹擾。

四、關鍵技巧與（yǔ）注意（yì）事項

降噪技巧‌

采用（yòng）50Ω示波器輸入降低係統噪聲，靈活使用直流阻斷器及探（tàn）頭偏（piān）置放大信號。

FFT分析（xī）鎖定噪（zào）聲（shēng）頻段，通過平均功能去除無關噪聲（shēng）。

操作規範‌

避免探頭負載效（xiào）應：50Ω端子連接時需考慮電源負載影響。

電磁屏（píng）蔽：測試環境需使用屏蔽室，確保接（jiē）地良好以減少共模幹擾。

長（zhǎng）期穩定性測（cè）試（shì）：監測電源在不同負載下的紋波變化及保護功能（如過壓、短路保護（hù））。

五、測試（shì）報告與優化建議

測試結果需記錄波形、頻域（yù）響應及誤碼率數據，結（jié）合電源抑製（zhì）比（PSRR）和PDN阻抗（kàng）分析提出優化方向（如調整濾波電容布局、優（yōu）化電源平麵設計）。對於高頻諧振噪（zào）聲，可通過增加去耦（ǒu）電容或調整PCB疊層結構改善。