訊號處理過程中如何實現實時處理

訊號完整性設計，在PCB設計過程中備受重視。目前訊號完整性的測試方法較多，從大的方向有

頻域測試

時域測試

其它測試3類方法

但是3類方法不是任何情況下都適合使用，訊號完整性的測試方法，需要用到的儀器也很多。

熟悉各類測試方法的特性，按照測試物件的特徵和需求，選用合適的測試方法，對於選擇方案，驗證效果能夠大大提高效率。

1。波形測試

波形測試，是訊號完整性測試最基礎的方法，通常使用示波器進行測試。測試波形的幅度、毛刺、邊沿等。透過測試波形的特徵，分析幅度、邊沿時間等指標是否滿足要求。波形測試需要遵循一定要求，才能保證測試誤差儘量小。

主機和探頭一起配套的頻寬要滿足要求。基板上測試系統的頻寬應該在測試訊號頻寬的3倍以上。在工程實踐中，有的工程師隨意找些探頭就測試，不同廠家的探頭匹配不同廠家的示波器，綜合情況測試系統的誤差就會很大。

其次，需要注重細節。如測試點一般選擇在接收器件的附近，若條件限制無法測試，像BGA封裝這類的器件，需要放在靠近Pin腳的PCB走線上或者Via上。間隔接收器件PIn腳太遠，訊號發射，可能會促使測試結果和實際真實訊號差異較大。探頭的接地線，也儘可能選擇短的接地線等。

最後，應該考慮匹配。主要關於使用同軸電纜測試的應用場景，同軸接到示波器上，負載常規是50Ω阻抗的直流耦合，對於有的電路，需要直流偏置，直接將測試系統接入會導致電路工作狀態有影響，最終導致測試不到正常的波形。

2。眼圖測試

眼圖測試，也是常規的測試方法。針對有相關規範要求的介面，如USB、SATA、HDMI、光介面等。

該系列標準介面訊號的眼圖測試，主要透過具有MASK的示波器（含通用示波器、取樣示波器、訊號分析儀）。這類示波器內部具有的時鐘提取功能，能夠顯示眼圖。

然而對於沒有MASK的示波器，需要使用外接時鐘實現觸發。

眼圖測試

使用眼圖測試時，需要留意測試波形的數量，尤其是對於介面眼圖判斷是否符合規範時，數量太少，波形的抖動相對較小。常規情況下，測試波形的數量在3000左右最佳。

當前的一些儀器，使用分析軟體，能夠對眼圖的詳細情況進行檢視，如在MASK中滲入了一些取樣點，在原來是不知道具體滲入情況。

所有的取樣點是累加的，總體情況看就像是長餘暉顯示。

然而現在新的儀器，採用長儲存的方式。將波形採集後進行後期處理顯示，波形的每一個細節都能夠體現留存，可以檢視波形的異常情況，如波形到底是10011還是01001，該功能能夠輔助電子工程師快速定位問題分析並解決。

3。抖動測試

抖動測試備受關注，鑑於專用的抖動測試儀器，比如TIA（時間間隔分析儀）、SIA3000，價格不便宜，使用頻次還很少。

使用較多的是示波器加上軟體處理，如keysight的EZJIT軟體。透過軟體處理，分離出不同分量，比如RJ和DJ，以及DJ中的各個分量。

對於該類測試，選擇的示波器，長儲存和高速取樣是必要條件，比如2M以上的儲存器，20GSa/s的取樣速率。

抖動測試

4。TDR測試

TDR測試目前主要應用於PCB（印製電路板）訊號線、以及器件阻抗的測試，比如單端訊號線，差分訊號線，聯結器線纜等。通常這類測試有要求，就是密切聯絡實際應用。

比如實際該訊號線的訊號上升沿應該在550 ps附近，那麼TDR的輸出脈衝訊號的上升沿需要對應設定在550ps左右，而不使用50ps左右的上升沿。否則測試結果可能和實際應用有較大差異。

TDR測試

縱觀影響TDR測試精度的因素，主要有讀數選擇、反射、校準等，反射會導致較短的PCB訊號線測試值誤差嚴重，尤其是在使用TIP（探針）去測試的情況下最突出，因為TIP和訊號線接觸點導致很大的阻抗離散，導致反射發生，並導致附近範圍的PCB訊號線的阻抗曲線波動。

5。時序測試

如今器件的工作速率不斷加快，時序容限相對也越來越小。時序問題引發的產品不穩定等問題也是常見的，所以時序測試的重要性非常突出。

測試時序常規需要多通道的示波器和探頭，示波器的碼型和狀態觸發或者邏輯觸發功能，方便快速抓取到目標波形。

時序測試

邏輯分析儀用於做時序測試的情況並不多，因為它主要作用是分析碼型，即分析訊號線上的具體是什麼碼，密切聯合實際程式碼，初步分析相關指令或資料。

針對要求不高的應用場合，可以使用邏輯分析儀來測試。其相對示波器而言，優勢在於通道數量多，但是其劣勢在於探頭連線困難，測試準備工序麻煩。

6。頻譜測試

在開發前期，關於產品的測試應用較少。然而在後期的系統測試，如EMC的試驗，許多產品必須經歷的測試過程。透過這種測試發現一些超標的頻點，然後使用近場掃描器（核心儀器是頻譜儀）。

像EMC Scanner分析電路板上具體的區域頻譜超標，從而排查超標的原因。但是這類裝置通常較昂貴，一般機構都不具備條件。因此常規情況下都是在設計前期考慮做好匹配和遮蔽，規避後期測試的結果不達標。

頻譜測試

7。頻域阻抗測試

如今有許多標準介面，像E1（歐洲）/T1（北美）等，目的在於避免太多的能力反射，需要進行較好的匹配，同時在微波或者射頻，互相對接，阻抗都有所要求。

通常情況下，需要進行頻域的阻抗測試，阻抗測試常用網路分析儀（Network Analyzer），單端輸入埠簡單，差分輸入埠，較為複雜，需要巴倫進行差分和單端轉換。

頻域阻抗測試

8。傳輸線損耗測試

傳輸線損耗測試，主要針對長的電路板走線，或者線纜等，傳輸距離較遠，或者進行高速訊號傳輸的情況下，以及頻域的串擾等，均可以透過網路分析儀來測試。因此，對於PCB的差分訊號或者雙絞線，可以使用巴倫進行差分轉換單端，或者使用4埠網路分析儀來測試。

9。誤碼測試

誤碼測試通常是系統測試，使用誤碼儀，或者部分軟體都可以完成測試。有時候透過兩臺PC，使用軟體，測試連線兩臺PC間的網路誤碼情況。誤碼測試能夠對資料的每一位進行測試，相比其它儀器（如示波器）只是部分時間開展采樣，剩下大部分時間都在等待。容易遺漏細節。尤其是低誤位元速率的裝置，誤碼測試需要耗費大量時間，有時耗時一整天，或者幾天。

在實際工程應用中，採用綜上所述的測試手段，需要根據被測試物件，具體情況具體分析。有的需要考慮介面、有的就需要眼圖測試、阻抗測試、誤碼測試等。另外有的普通電路板，可以採用波形測試、時序測試等。若設計的電路有高速訊號，可以使用TDR測試，針對高速序列訊號、時鐘訊號燈，還可以採用抖動測試等。

誤碼測試

同時，眾多的儀器，都可以實現多種測試、像示波器、能夠實現時序測試、波形測試、眼圖測試、抖動測試等。網路分析儀能夠實現頻域阻抗測試、傳輸損耗測試等。綜合分析、靈活應用，提高測試效率、及時規避設計中的問題關鍵。