中心論題：

• 從測試的校準方法方麵介紹近年來互連設計測試技術的發展
• 從無源器件的建模方法方麵介紹近年來互連設計測試技術的發展
• 從電源完整性測試方麵介紹近年來互連設計測試技術的發展
• 從時鍾信號抖動的測試方法方麵介紹近年來互連設計測試技術的發展

解決方案：　

• 網絡分析儀常用的校準方法有thru
  、trl和solt
• 常用的無源器件的建模主要應用在信號完整性和電源完整性方麵
• 電源係統特性測試是對係統供電部分性能的測試，電源地噪聲測試是直接測試係統工作時的電源地噪聲
• 根據時鍾頻譜旁瓣，重新設計晶振或鎖相環的濾波電路

互連設計技術包括測試、仿fang真zhen以yi及ji各ge種zhong相xiang關guan標biao準zhun
，其qi中zhong測ce試shi是shi驗yan證zheng各ge種zhong仿fang真zhen分fen析xi結jie果guo的de方fang法fa和he手shou段duan。優you秀xiu的de測ce試shi方fang法fa和he手shou段duan是shi保bao證zheng互hu連lian設she計ji分fen析xi的de必bi要yao條tiao件jian

，對dui於yu傳chuan統tong的de信xin號hao波bo形xing測ce試shi，主zhu要yao應ying當dang關guan注zhu的de是shi探tan頭tou引yin線xian的de長chang度du
，避bi免mianpigtail引入不必要的噪聲。本文主要討論互連測試技術的新應用及其發展。 
 
                                                       
                                                                                     圖1：0.1uf電容阻抗曲線
　　
近些年，隨著信號速率的不斷提升
，測試對象出現了顯著的變化，不再僅僅局限於傳統的利用示波器測試信號波形
，電源地噪聲、同步開關噪聲(ssn)、抖動(jitter)逐漸成為互連設計工程師的關注重點
，一些射頻領域的儀器已被應用於互連設計。互連設計中常用的測試儀器包括頻譜分析儀、網絡分析儀、示shi波bo器qi以yi及ji這zhe些xie儀yi器qi所suo使shi用yong的de各ge種zhong探tan頭tou和he夾jia具ju，為wei了le適shi應ying不bu斷duan提ti高gao的de信xin號hao速su率lv，這zhe些xie測ce試shi儀yi器qi的de使shi用yong方fang法fa發fa生sheng了le顯xian著zhu的de變bian化hua。本ben文wen以yi這zhe些xie測ce試shi儀yi器qi為wei工gong具ju
，主zhu要yao從cong測ce試shi的de校xiao準zhun方fang法fa、無源器件的建模方法
、電源完整性測試、時鍾信號抖動的測試方法等方麵介紹近年來互連設計測試技術的發展。
 
在文章的最後
，還將結合剛剛結束的designcon2005大會對未來測試技術的發展作簡要介紹。

校準方法
在zai三san種zhong常chang用yong的de測ce試shi儀yi器qi中zhong，網wang絡luo分fen析xi儀yi的de校xiao準zhun方fang法fa最zui為wei嚴yan謹jin
，頻pin譜pu分fen析xi儀yi次ci之zhi，示shi波bo器qi的de校xiao準zhun方fang法fa最zui為wei簡jian單dan。因yin此ci，我wo們men這zhe裏li主zhu要yao討tao論lun網wang絡luo分fen析xi儀yi的de校xiao準zhun方fang法fa。網wang絡luo分fen析xi儀yi常chang用yong的de校xiao準zhun方fang法fa有you三san種zhong，thru、trl和solt。三種方法的特性如表1所示。 
 
                                                                             表1：網絡分析儀常用的校準
                                                

thru的實質是歸一化，校準時網絡分析儀記錄夾具的測試結果(s21_c)
，在實際測試中，直接將測試結果(s21_m)與s21_c相除，即得到待測件的測試結果(s21_a)。thru校準忽略了測試夾具中的不匹配造成的反射以及空間中的電磁耦合，因此，它的校準精度最低。在僅測試s21

，而且測試精度要求不高的情況下可以使用該校準方式。

在pcb等非coaxial結構中，有時需要對走線
、過孔、連接器等的特性做測試。在這種情況下
，測試儀器供應商沒有提供標準校準件，而且測試人員也很難在測試校準端口做出良好的開路
、短路、匹配負載等校準件，因此，不能做傳統的solt校準。利用trl校準的優點是不需要標準校準件，可以將測試校準端口延伸至所需要的位置。目前trl校準在pcb結構測試中的使用已經比較廣泛。

solt通常被認為是標準的校準方法，校準模型中共有12個校準誤差參數，通過使用短路、開路、負載和直通對各種誤差做校準計算。由於測試儀器供應商通常僅提供coaxial校準件

，所以在非coaxial結構，無法使用solt校準方法。

以(yi)上(shang)三(san)種(zhong)校(xiao)準(zhun)方(fang)法(fa)都(dou)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)信(xin)號(hao)流(liu)圖(tu)的(de)方(fang)式(shi)做(zuo)詳(xiang)細(xi)的(de)分(fen)析(xi)
，其(qi)中(zhong)各(ge)個(ge)誤(wu)差(cha)參(can)數(shu)在(zai)信(xin)號(hao)流(liu)圖(tu)中(zhong)均(jun)有(you)對(dui)應(ying)參(can)數(shu)。通(tong)過(guo)信(xin)號(hao)流(liu)圖(tu)，可(ke)以(yi)很(hen)清(qing)楚(chu)的(de)了(le)解(jie)各(ge)種(zhong)校(xiao)準(zhun)方(fang)法(fa)的(de)誤(wu)差(cha)敏(min)感(gan)度(du)，從(cong)而(er)了(le)解(jie)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)的(de)誤(wu)差(cha)範(fan)圍(wei)。這(zhe)裏(li)需(xu)要(yao)提(ti)出(chu)的(de)一(yi)點(dian)是(shi)

，即(ji)使(shi)是(shi)標(biao)準(zhun)的(de)solt校(xiao)準(zhun)方(fang)法(fa)，在(zai)校(xiao)準(zhun)模(mo)型(xing)中(zhong)也(ye)忽(hu)略(lve)了(le)五(wu)個(ge)誤(wu)差(cha)參(can)數(shu)。通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)，這(zhe)五(wu)個(ge)誤(wu)差(cha)參(can)數(shu)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)校(xiao)準(zhun)精(jing)度(du)。但(dan)在(zai)使(shi)用(yong)時(shi)如(ru)果(guo)不(bu)注(zhu)意(yi)校(xiao)準(zhun)夾(jia)具(ju)的(de)設(she)計(ji)，會(hui)出(chu)現(xian)無(wu)法(fa)校(xiao)不(bu)準(zhun)的(de)現(xian)象(xiang)。

頻譜分析儀內部提供一個標準源供校準使用
，校準時隻需要將內部標準源通過測試夾具與輸入端口相連即可
，校準所需時間約為10分鍾。示波器的校準則更為簡單
，將探頭連接至內部標準源

，確認即可，校準所需時間約為1分鍾。

無源器件的測試和建模
suizhexinhaosulvdebuduanshenggao，wuyuanqijianzaixinhaolianluzhongdezuoyongyuelaiyuezhongyao，xitongxingnengfangzhenfenxizhunqueyufou
，wangwangjuedingyuwuyuanqijiandemoxingjingdu。yinci，wuyuanqijiandeceshihejianmozhujianchengweigegeshebeigongyingshangdehulianshejizhongdezhongyaozuchengbufen。changyongdewuyuanqijianyouyixiajizhong：連接器、pcb走線及過孔、電容
、電感(磁珠) 。

在高速信號完整性設計中，連接器對信號鏈路的影響最大。對於經常使用的高速連接器
，通常的做法是按照trl校準方法做校準夾具，對連接器進行測試建模，供仿真分析使用。pcb走線及過孔的測試建模方法與連接器相類似，也使用trl校準將測試端口移至所需位置，然後測試建模。 

                                                     
                                                                               圖2：某單板電源阻抗特性
　　
電dian容rong模mo型xing在zai信xin號hao完wan整zheng性xing分fen析xi中zhong有you應ying用yong
，更geng主zhu要yao的de應ying用yong在zai電dian源yuan完wan整zheng性xing分fen析xi中zhong。業ye界jie常chang用yong的de電dian容rong建jian模mo儀yi器qi是shi阻zu抗kang分fen析xi儀yi和he網wang絡luo分fen析xi儀yi
，分fen別bie適shi用yong於yu不bu同tong頻pin段duan
，阻zu抗kang分fen析xi儀yi適shi用yong於yu低di頻pin段duan，網wang絡luo分fen析xi儀yi適shi用yong於yu高gao頻pin段duan。如ru果guo具ju體ti實shi際ji測ce試shi中zhong使shi用yong網wang絡luo分fen析xi儀yi做zuo電dian源yuan完wan整zheng性xing測ce試shi，建jian議yi在zai電dian容rong建jian模mo的de全quan頻pin段duan均jun使shi用yong網wang絡luo分fen析xi儀yi，以yi保bao證zheng建jian模mo和he應ying用yong的de一yi致zhi性xing。由you於yu電dian容rong的de阻zu抗kang較jiao小xiao

，在zai使shi用yong網wang絡luo分fen析xi儀yi建jian模mo時shi，通tong常chang使shi用yong並bing聯lian方fang式shi。目mu前qian業ye界jie在zai電dian容rong建jian模mo中zhong沒mei有you解jie決jue的de問wen題ti是shi如ru何he消xiao除chu夾jia具ju與yu電dian容rong之zhi間jian的de互hu耦ou

，以yi減jian小xiao夾jia具ju對dui建jian模mo結jie果guo的de影ying響xiang。

在傳統的電源設計中，經常會使用電感(磁珠)對電源做隔離，以減小噪聲幹擾。而實際設計中，經常會出現去除隔離電感(磁珠)
，電源地噪聲反而減小。這是由於電感(磁珠)與其它濾波器件產生諧振。為了避免這種情況的發生，有必要對電感(磁珠)建模並仿真以避免諧振。業界常用的電感(磁珠)建模方式也是采用網絡分析儀，具體方法與電容建模相類似，不同之處在於電感(磁珠)建模時采用串聯方式
，電容建模時采用並聯方式。

上麵的幾種無源器件的建模主要應用在信號完整性和電源完整性方麵，近些年emi的仿真分析正逐步發展
，關於emi無源器件的測試建模也逐漸成為互連設計的重點。如圖1所示為電容的阻抗曲線。

電源完整性測試
suizhexinpiangonglvbuduanshenggao，gongzuodianyabuduanjiangdi，dianyuandizaoshengzhujianchengweihulianshejizhongguanzhudeduixiang。congceshiduixiangdejiaodu，dianyuanwanzhengxingceshikefenweiliangbufen
，dianyuanxitongtexingceshihedianyuandizaoshengceshi。qianzheshiduixitonggongdianbufenxingnengdeceshi(無源測試)，後者是直接測試係統工作時的電源地噪聲(有源測試)
，同步開關噪聲也可歸類為電源地噪聲。

測試電源係統性能時
，通常使用網絡分析儀，測試對象是電源係統的self-impedance和transfer-impedance。一般情況下
，電源係統的阻抗均遠小於網絡分析儀係統阻抗(50歐姆)，所以測試時隻要做直通校準就可以了
，利用公式s21=z/25就可以得到電源係統的阻抗。圖2所示為某單板電源阻抗特性。

測ce試shi電dian源yuan地di噪zao聲sheng可ke以yi使shi用yong頻pin譜pu分fen析xi儀yi和he示shi波bo器qi
，頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de輸shu入ru端duan口kou不bu能neng接jie入ru直zhi流liu分fen量liang，因yin此ci在zai測ce試shi電dian源yuan地di噪zao聲sheng時shi，必bi須xu在zai測ce試shi夾jia具ju中zhong串chuan連liandc-blocking。頻譜分析儀的輸入阻抗為50歐ou姆mu，電dian源yuan地di網wang絡luo的de阻zu抗kang一yi般ban為wei毫hao歐ou姆mu級ji，所suo以yi，測ce試shi夾jia具ju不bu會hui對dui待dai測ce係xi統tong產chan生sheng影ying響xiang。示shi波bo器qi的de輸shu入ru阻zu抗kang隨sui設she置zhi的de不bu同tong而er改gai變bian，以yi泰tai克ke公gong司si的detds784為例
，其低頻截至頻率隨耦合方式和係統阻抗變化而變化，如表2所示。

shangmiansuomiaoshudefangfadoushiceshidanbanshangdedianyuandizaosheng，erzhenzhengyingxiangxinpiangongzuodeshixinpianneidedianyuandizaosheng，zheshixuyaojiezhutongbukaiguanzaoshengceshilaiquedingxinpianneidedianyuandizaosheng。shexinpianyoun個io端口
，令其中一個保持靜止
，另外n-1個ge同tong時shi翻fan轉zhuan
，測ce試shi靜jing止zhi網wang絡luo上shang的de信xin號hao波bo形xing，即ji同tong步bu開kai關guan噪zao聲sheng。同tong步bu開kai關guan噪zao聲sheng中zhong既ji包bao括kuo電dian源yuan地di噪zao聲sheng
，也ye包bao括kuo封feng裝zhuang內nei不bu同tong信xin號hao之zhi間jian的de串chuan擾rao，目mu前qian沒mei有you辦ban法fa將jiang二er者zhe完wan全quan區qu分fen開kai。 
 
                                                                       表2：示波器輸入阻抗隨設置而改變
                                              
　　

時鍾信號抖動的測試
zaiyixiegaoduanchanpinzhong
，doudongzhujianchengweiyingxiangchanpinxingnengdezhongyaozhibiao

，zhelijinduiruheliyongpinpufenxiyiceshishizhongxinhaodoudongjiwentidingweizuojiandanjieshao，guanyushujuxinhaodedoudongceshizanbusheji。

在(zai)大(da)多(duo)數(shu)係(xi)統(tong)中(zhong)，時(shi)鍾(zhong)都(dou)是(shi)由(you)晶(jing)振(zhen)或(huo)鎖(suo)相(xiang)環(huan)產(chan)生(sheng)。時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)的(de)抖(dou)動(dong)測(ce)試(shi)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)
，不(bu)需(xu)要(yao)高(gao)端(duan)的(de)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)

，使(shi)用(yong)常(chang)用(yong)的(de)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)就(jiu)可(ke)以(yi)做(zuo)問(wen)題(ti)定(ding)位(wei)。理(li)想(xiang)的(de)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)譜(pu)是(shi)幹(gan)淨(jing)的(de)離(li)散(san)頻(pin)譜(pu)，僅(jin)在(zai)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)的(de)倍(bei)頻(pin)上(shang)有(you)分(fen)量(liang)。如(ru)果(guo)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)出(chu)現(xian)抖(dou)動(dong)，在(zai)這(zhe)些(xie)倍(bei)頻(pin)的(de)附(fu)近(jin)會(hui)出(chu)現(xian)旁(pang)瓣(ban)
，抖(dou)動(dong)大(da)小(xiao)與(yu)這(zhe)些(xie)旁(pang)瓣(ban)的(de)功(gong)率(lv)大(da)小(xiao)成(cheng)正(zheng)比(bi)。

利用頻譜分析儀測試時鍾抖動的具體方法是在時鍾信號鏈路上任意找一個可測試點，將該點信號通過dc-blocking連lian接jie至zhi頻pin譜pu分fen析xi儀yi，觀guan察cha測ce試shi結jie果guo。由you於yu測ce試shi夾jia具ju是shi線xian性xing係xi統tong，因yin此ci，不bu必bi擔dan心xin產chan生sheng新xin的de頻pin譜pu分fen量liang。前qian麵mian提ti到dao時shi鍾zhong都dou是shi由you晶jing振zhen或huo鎖suo相xiang環huan產chan生sheng
，在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，引yin入ru時shi鍾zhong抖dou動dong的de重zhong要yao原yuan因yin是shi晶jing振zhen或huo鎖suo相xiang環huan的de電dian源yuan噪zao聲sheng。利li用yong前qian麵mian介jie紹shao的de方fang法fa測ce試shi所suo得de的de晶jing振zhen或huo鎖suo相xiang環huan的de電dian源yuan噪zao聲sheng，與yu時shi鍾zhong頻pin譜pu中zhong的de旁pang瓣ban做zuo對dui比bi，基ji本ben可ke以yi確que定ding出chu導dao致zhi時shi鍾zhong抖dou動dong的de原yuan因yin。問wen題ti的de解jie決jue辦ban法fa是shi根gen據ju時shi鍾zhong頻pin譜pu旁pang瓣ban，重zhong新xin設she計ji晶jing振zhen或huo鎖suo相xiang環huan的de濾lv波bo電dian路lu，在zai一yi般ban情qing況kuang下xia，這zhe些xie問wen題ti可ke以yi通tong過guo合he理li選xuan擇ze濾lv波bo電dian容rong解jie決jue。

designcon2005的技術方向
designcon是每年互連技術領域的第一次大會

，每年的大會上在今年designcon2005中
，主要有以下一些技術發展趨勢：

a.單純的電源完整性的仿真與測試在業界已經有很多應用，不再是分析工作中的難點。

b.電容和電感(磁珠)的建模已經在業界推廣
，其方法已經較為完善。

c.互連設計的重點向封裝移動，板級分析已經較為成熟，同步開關噪聲的仿真與測試逐漸成為業界關注的問題。

d.抖動(jitter)的測試方法及標準逐漸成為業界關注的問題，大會上有多家測試設備供應商推出自己的抖動分析儀。

總結
本ben文wen簡jian要yao的de對dui目mu前qian互hu連lian設she計ji領ling域yu的de測ce試shi對dui象xiang和he測ce試shi方fang法fa做zuo了le簡jian要yao的de介jie紹shao。隨sui著zhe信xin號hao速su率lv的de不bu斷duan提ti高gao，逐zhu漸jian出chu現xian一yi些xie新xin的de測ce試shi內nei容rong，其qi中zhong包bao括kuo電dian源yuan地di噪zao聲sheng
、無源器件建模、抖dou動dong等deng內nei容rong。作zuo者zhe根gen據ju自zi己ji的de工gong作zuo經jing驗yan，提ti出chu了le對dui於yu這zhe些xie新xin的de測ce試shi內nei容rong的de測ce試shi方fang法fa。在zai傳chuan統tong的de信xin號hao波bo形xing測ce試shi中zhong，主zhu要yao應ying考kao慮lv減jian小xiao地di線xian長chang度du

，以yi避bi免mianpigtail耦ou合he入ru噪zao聲sheng，降jiang低di測ce試shi精jing度du。在zai未wei來lai的de互hu連lian設she計ji中zhong，由you於yu信xin號hao工gong作zuo頻pin率lv提ti升sheng，工gong作zuo重zhong點dian將jiang向xiang芯xin片pian封feng裝zhuang轉zhuan移yi，相xiang關guan的de測ce試shi和he建jian模mo技ji術shu將jiang成cheng為wei工gong作zuo重zhong點dian。

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