硬件信号质量SI测试规范

6 信号质量测试方法

6.1 电源信号质量测试

6.1.1 简述

电源本身有各类参数，在和产品配合使用时必须关注电源在实际工作过程的每一个输

出参数是否符合要求。单独的电源参数，以及电源在与产品配合工作时参数是经常不一样的，我们必须在实际应用中对电源的每一个关键参数进行详细测试，从而保证产品（系统）的正常工作。

本小节“电源信号质量测试”不仅仅指电源芯片DC/DC、LDO 等，还涉及芯片的电源管脚。

这里讨论的是和电源工作时输出信号参数的测试方法和要求。

!6.1.2 测试项目

1) 测试电压值（精度） 2) 测试电源噪声/纹波 3) 测试电压上下电波形 4) 测量缓启动电路参数 5) 测试电源电流和冲击电流 6) 测试电源告警信号 7) 测试冗余电源的均流参数

6.1.3 测试方法

1） 测试电压值（精度）

测试仪器

万用表（或示波器+无源探头）

测试方法 以测试芯片前端的输入电压为例（直流），测试工具：万用表（或示

波器）。用万用表的黑表笔（或示波器探头的接地线）连接被测试电源的地，红表笔（或示波器探头的探针）连接被测试电压。 电压精度需要在单板空载、满载的时候分别进行测试。

测试点

1）电源（DC/DC、LDO等）的电压输出管脚； 2）芯片的电源管脚；

合格标准 注意事项

一般在标称电压值±5%范围内。根据芯片的电压要求来确定。 1）确保数字万用表电池电量充足，否则测量结果有较大误差； 2）不推荐使用示波器测量电压精度，因为会存在偏差。万一要使用示波器测量电压精度，需要设置为直流并且取均方根值；

2） 测试电源噪声/纹波

定义

纹波：是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，

用有效值表示，一般在输出电压的0.5%以下；

噪声：是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰

（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%以下； 纹波噪声：是上述“纹波”、“噪声”二者的合成，用峰-峰（peak to

peak）值表示，要求一般在输出电压的2%以下。

测试仪器 示波器。推荐用模拟示波器。如果没有模拟示波器，也尽量使用无源测

探头。

测试方法 1. 采用地线环靠接测量法，即所谓靠接测量。示波器设置带宽

（bandwidth）为20MHz，直流偏置电压（offset）为上面电压精度测量值。使用带有地线环的探头，将探针直接接触电源管脚，地线环直接接触负输出的管脚。这样从示波器中读出的峰峰值为输出线上的纹波；

2. 把示波器带宽设置成全带宽（Full），测试结果即为纹波噪声值； 3. 纹波和噪声应该是在单板满载、空载时都进行测试。

探头芯片的电源管脚探头地线焊接的导电柱(<1cm)芯片地芯片芯片的电源管脚探头(剥除探头帽)探头地线焊接的导电柱(<1cm)地

图1

测试点 合格标准

电源纹波噪声的2种测试方法示意图

电源、芯片的电源管脚。

具体合格标准参芯片的要求。中试部给出的合格标准（考虑到我们的测试情况，相对定义略有放宽）：

1）一般要求纹波< 输出电压的1%（在20MHz带宽下测试，结果可视为单纯的纹波）；

2）一般要求纹波噪声< 输出电压的2%（在全带宽下测试，结果可视为纹波+噪声）。

注意事项

1）测量时探头尽量选用无源探头；

2）就近原则，探头地线接离测试电源最近的地。且地环线尽量短； 3）纹波请尽量展开成如下图形，最好纪录其频率，便于分析。

图2

3） 测试电压上下电波形

测试仪器

示波器

XX芯片3.3V电源纹波测试结果（满载）

测试方法 将示波器探头连接到被测电压，示波器设为上升沿或者下降沿触发，

然后开关电源，通过示波器观察电源上下电波形。测试时的原则就是选取适当的时间宽度能够在示波器上显示一个完整的上电波形， 又要能够将波形问题显示出来。

测试点

通常需要测试下面两种上下电波形：

1） 测量芯片的电源管脚上下电波形：芯片的电源管脚； 2） 测量单板/系统上下电对其它单板/系统的影响：系统电源。

合格标准

1） 在电源输出端测试，电压上下电过冲一般要求不超过被测电压的

10％。在芯片前端测试时，可参考电平通用标准；

2） 电源上电时电压不得有很大的跌落，下电时不能有很大的反冲和

回勾。（跌落和反冲不能跨越芯片启动工作电压），如出现台阶现象，需注意分析其影响；

3） 注意如果有负电压就需要根据芯片要求进行讨论；

4） 很多芯片都由多路电源供电（例如外部I/O电压3.3V，内核电压

1.8V），这些电压之间可能有上下电顺序要求，参考器件手册评估测试结果是否合格。

注意事项

遍历如下情况： 1） 系统上下电； 2） 单板拔插； 3） 电源板拔插；

4） 测量缓启动电路参数

测试仪器

示波器

测试方法 常用-48V缓启动电路如下图所示。测试时用多踪示波器，一路测试点

在缓启动电路前，另一路测试点在缓启动电路之后，然后上电，从示波器观察两个测试点的上电时间差。其它如3.3V缓启动电路测试类似。

图3

测试点

常用-48V缓启动电路测试示意图

如上图。注意探头的探针和地线不可接反，否则可能测量结果错误，或者造成设备或探头损坏。