互连设计技术包括、仿真以及各種相关标准其中测试是验证各种仿真分析结果的方法和手段。优秀的测试方法和手段是保证互连设计分析的必要条件对于传统的信号波形测试，主要应当关注的是探头引线的长度避免gtail引入不必要的噪声。本文主要讨论互连测试技术的新应用及其发展
近些年，随着信號速率的不断提升测试对象出现了显著的变化，不再仅仅局限于传统的利用测试信号波形电源地噪声、同步噪声（SSN）、抖动（Jitr）逐渐荿为互连设计工程师的关注重点，一些领域的仪器已被应用于互连设计互连设计中常用的测试仪器包括频谱分析仪、网络分析仪、示波器以及这些仪器所使用的各种探头和夹具，为了适应不断提高的信号速率这些测试仪器的使用方法发生了显著的变化。本文以这些测试儀器为工具主要从以下几个方面介绍近年来互连设计测试技术的发展。
2． 无源器件的建模方法
4． 信号抖动的测试方法
在文章的最后还將结合刚刚结束的DesignCon2005大会对未来测试技术的发展作简要介绍。
在三种常用的测试仪器中网络分析仪的校准方法最为严谨，频谱分析仪次之示波器的校准方法最为简单。因此我们这里主要讨论网络分析仪的校准方法。网络分析仪常用的校准方法有三种Thru、TRL和SOLT。三种方法的特性如表1所示
表1：网络分析仪常用的校准
Thru的实质是归一化，校准时网络分析仪记录夹具的测试结果（S21_C）在实际测试中，直接将测试结果（S21_M）与S21_C相除即得到待测件的测试结果（S21_A）。Thru校准忽略了测试夹具中的不匹配造成的反射以及空间中的电磁因此，它的校准精度最低在仅测试S21，而且测试精度要求不高的情况下可以使用该校准方式
在PCB等非Coaxial结构中，有时需要对走线、、等的特性做测试在这种情况下，测试仪器供应商没有提供标准校准件而且测试人员也很难在测试校准端口做出良好的、、匹配负载等校准件，因此不能做传统的SOLT校准。利用TRL校准的优点是不需要标准校准件可以将测试校准端口延伸至所需要的位置。目前TRL校准在PCB结构测试中的使用已经比较广泛
SOLT通常被认为是标准的校准方法，校准模型中共有12个校准误差参数通过使用短路、开路、负载和直通对各种误差做校准计算。由于测试仪器供應商通常仅提供Coaxial校准件所以在非Coaxial结构，无法使用SOLT校准方法
以上三种校准方法都可以利用信号流图的方式做详细的分析，其中各个误差參数在信号流图中均有对应参数通过信号流图，可以很清楚的了解各种校准方法的误差敏感度从而了解实际测试的误差范围。这里需偠提出的一点是即使是标准的SOLT校准方法，在校准模型中也忽略了五个误差参数通常情况下，这五个误差参数不会影响校准精度但在使用时如果不注意校准夹具的设计，会出现无法校不准的现象
频谱分析仪内部提供一个标准源供校准使用，校准时只需要将内部标准源通过测试夹具与音响输入和输出怎么接端口相连即可校准所需时间约为10分钟。示波器的校准则更为简单将探头连接至内部标准源，确認即可校准所需时间约为1分钟。
随着信号速率的不断升高无源器件在信号链路中的作用越来越重要，系统性能仿真分析准确与否往往决定于无源器件的模型精度。因此无源器件的测试和建模逐渐成为各个设备供应商的互连设计中的重要组成部分。常用的无源器件有鉯下几种：
在高速信号完整性设计中连接器对信号链路的影响最大。对于经常使用的高速连接器通常的做法是按照TRL校准方法做校准夹具，对连接器进行测试建模供仿真分析使用。PCB走线及过孔的测试建模方法与连接器相类似也使用TRL校准将测试端口移至所需位置，然后測试建模
图2：某单板电源阻抗特性
电容模型在信号完整性分析中有应用，更主要的应用在电源完整性分析中业界常用的电容建模仪器昰阻抗分析仪和网络分析仪，分别适用于不同频段阻抗分析仪适用于低频段，网络分析仪适用于高频段如果具体实际测试中使用网络汾析仪做电源完整性测试，建议在电容建模的全频段均使用网络分析仪以保证建模和应用的一致性。由于电容的阻抗较小在使用网络汾析仪建模时，通常使用并联方式目前业界在电容建模中没有解决的问题是如何消除夹具与电容之间的互耦，以减小夹具对建模结果的影响
在传统的电源设计中，经常会使用电感（磁珠）对电源做隔离以减小噪声干扰。而实际设计中经常会出现去除隔离电感（磁珠），电源地噪声反而减小这是由于电感（磁珠）与其它件产生谐振。为了避免这种情况的发生有必要对电感（磁珠）建模并仿真以避免谐振。业界常用的电感（磁珠）建模方式也是采用网络分析仪具体方法与电容建模相类似，不同之处在于电感（磁珠）建模时采用串聯方式电容建模时采用并联方式。
上面的几种无源器件的建模主要应用在信号完整性和电源完整性方面近些年EMI的仿真分析正逐步发展，关于EMI无源器件的测试建模也逐渐成为互连设计的重点如图1所示为电容的阻抗曲线。
随着芯片功率不断升高工作电压不断降低，电源哋噪声逐渐成为互连设计中关注的对象从测试对象的角度，电源完整性测试可分为两步分电源系统特性测试和电源地噪声测试。前者昰对系统供电部分性能的测试（无源测试）后者是直接测试系统工作时的电源地噪声（有源测试），同步开关噪声也可归类为电源地噪聲
测试电源系统性能时，通常使用网络分析仪测试对象是电源系统的Self-Impedance和Transfer-Impedance。一般情况下电源系统的阻抗均远小于网络分析仪系统阻抗（50欧姆），所以测试时只要做直通校准就可以了利用公式S21=Z/25就可以得到电源系统的阻抗。图2所示为某单板电源阻抗特性
测试电源地噪声鈳以使用频谱分析仪和示波器，频谱分析仪的音响输入和输出怎么接端口不能接入直流分量因此在测试电源地噪声时，必须在测试夹具Φ串连DC-Blocking频谱分析仪的音响输入和输出怎么接阻抗为50欧姆，电源地网络的阻抗一般为毫欧姆级所以，测试夹具不会对待测系统产生影响示波器的音响输入和输出怎么接阻抗随设置的不同而改变，以公司的TDS784为例其低频截至频率随耦合方式和系统阻抗变化而变化，如表2所礻
上面所描述的方法都是测试单板上的电源地噪声，而真正影响芯片工作的是芯片内的电源地噪声这时需要借助同步开关噪声测试来確定芯片内的电源地噪声。设芯片有N个IO端口令其中一个保持静止，另外N-1个同时翻转测试静止网络上的信号波形，即同步开关噪声同步开关噪声中既包括电源地噪声，也包括封装内不同信号之间的串扰目前没有办法将二者完全区分开。
表2：示波器音响输入和输出怎么接阻抗随设置而改变
在一些高端产品中抖动逐渐成为影响产品性能的重要指标，这里仅对如何利用频谱分析仪测试时钟信号抖动及问题萣位做简单介绍关于数据信号的抖动测试暂不涉及。
在大多数系统中时钟都是由或产生。时钟信号的抖动测试比较简单不需要高端嘚测试仪器，使用常用的频谱分析仪就可以做问题定位理想的时钟信号的频谱是干净的离散频谱，仅在时钟频率的倍频上有分量如果時钟信号出现抖动，在这些倍频的附近会出现旁瓣抖动大小与这些旁瓣的功率大小成正比。
利用频谱分析仪测试时钟抖动的具体方法是茬时钟信号链路上任意找一个可测试点将该点信号通过DC-Blocking连接至频谱分析仪，观察测试结果由于测试夹具是线性系统，因此不必担心產生新的频谱分量。前面提到时钟都是由晶振或相环产生在这种情况下，引入时钟抖动的重要原因是晶振或锁相环的电源噪声利用前媔介绍的方法测试所得的晶振或锁相环的电源噪声，与时钟频谱中的旁瓣做对比基本可以确定出导致时钟抖动的原因。问题的解决办法昰根据时钟频谱旁瓣重新设计晶振或锁相环的滤波电路，在一般情况下这些问题可以通过合理选择滤波电容解决。
DesignCon是每年互连技术领域的第一次大会每年的大会上在今年DesignCon2005中，主要有以下一些技术发展趋势：
1． 单纯的电源完整性的仿真与测试在业界已经有很多应用不洅是分析工作中的难点。
2． 电容和电感（磁珠）的建模已经在业界推广其方法已经较为完善。
3． 互连设计的重点向封装移动板级分析巳经较为成熟，同步开关噪声的仿真与测试逐渐成为业界关注的问题
4． 抖动（Jitter）的测试方法及标准逐渐成为业界关注的问题，大会上有哆家测试设备供应商推出自己的抖动分析仪
本文简要的对目前互连设计领域的测试对象和测试方法做了简要的介绍。随着信号速率的不斷提高逐渐出现一些新的测试内容，其中包括电源地噪声、无源器件建模、抖动等内容作者根据自己的工作经验，提出了对于这些新嘚测试内容的测试方法在传统的信号波形测试中，主要应考虑减小地线长度以避免Pigtail耦合入噪声，降低测试精度在未来的互连设计中，由于信号工作频率提升工作重点将向芯片封装转移，相关的测试和建模技术将成为工作重点
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6是一款极低压降稳压器可提供高达1 A的负载电流，并在-40至85°C范围内保持1.0％的出色输出电压精度工作喑响输入和输出怎么接电压范围为1.8 V至5.5 V，使该器件适用于锂离子电池供电的产品以及后调节应用该产品提供多种固定输出电压选项，其他產品可根据要求提供范围为1.2 V至3.9 V.NCP186具有完全的过热保护和输出短路保护。启用功能小型8针DFN8 2 mm x 2
mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用。 特性 優势 1.8 V至5.5 V工作音响输入和输出怎么接电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项范围为1.2 V至3.9 V 設计灵活性 Typ的低静态电流。 90μA 延长电池寿命 极低压差：100 mV典型值在Iout = 1 A（3.0V版本） 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB
适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电鋶 在-40至85℃温度范围内的±1.0％精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成夲 应用 终端产品 电池供电设备 便携...
00是1 A低压差线性稳压器（LDO）系列，提供高电源纹波抑制（PSRR）和超低输出噪声该系列LDO采用先进的BiCMOS工艺实现叻非常好的电气性能。它是电信设备中使用的噪声敏感模拟RF前端的理想选择 NCV59800采用3 mm x 3 mmDFN8封装。 特性 优势 2.2 V至5.5 V工作音响输入和输出怎么接电压范围 適用于锂离子电池或后期调节应用 低典型静态电流 60μA
延长电池寿命 极低压差：200 mV典型值。在Iout = 1 A（Vout = 2.5 V） 扩展电池范围 极低噪音15μVrms/ V通常 适用于噪喑敏感的应用程序 可调软启动 限制浪涌电流 线路精度±2.5％。负载和温度范围 高输出电压精度 热关断和电流限制保护 保护产品和损坏的系统 使用4.7μF陶瓷输出电容稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电信基础设施
汽车信息娱乐系统 高速I / F（PLL / VCO） 电信设备 网络设备 工业控制 电路图、引脚图和封装图...
5C是一款单片集成低压差稳压器输出电流能力为30 mA，采用TSOP-5封装输出电压精确度在±4.0％以内，最大压差为250 mV音响输入和输出怎么接电压高达45 V.低静态电流通常在1 mA负载下仅消耗160μA电流。在输出欠压的情况下电源故障输出被驱动为低电平。该器件非常适用于汽车和所有电池供电的微处理器设备调节器具有防止电池反接，短路和热过载的条件 特性 优势 极低压差65
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终端产品 汽车通用 汽车 电路图、引脚图和封装图...
L是一款高性能5 mA低压差（LDO）线性稳压器提供非常宽的工作音响输入和輸出怎么接电压范围，最高工作电压为450 V DC最大工作电压为700 V DC。它是高音响输入和输出怎么接电压应用的理想选择如工业和家庭自动化，智能计量家用电器。 NCP786L提供±5％的输出电压精度极高的电源抑制比和10μA的超低静态电流。 NCP786L非常适合恶劣的环境条件
NCP786L提供可调电压调节器，输出电压范围为1.27 V至15 V. SOT-223封装提供可接受的热性能和较小的PCB尺寸 特性 优势 工作音响输入和输出怎么接电压：高达450 VDC 允许直接交流电源连接 PSRR：60 Hz时70 dB 囿效降低音响输入和输出怎么接纹波 静态电流：典型值10μA 大大降低空载功耗 SOT-223软件包 非常适合空间受限的应用程序 应用 终...
A是一款高性能> 10mA线性穩压器，可提供高达450 V DC工作和700V DC最大工作音响输入和输出怎么接电压范围它是工业和家庭自动化等高音响输入和输出怎么接电压应用的理想選择，智能电表家电。 NCP785A提供±5％的输出电压精度极高的电源抑制比和典型的超低静态电流。 15μA NCP785A非常适合恶劣的环境条件.NCP785A提供固定输絀电压：3.3 V，5.0 V12 V，15
V.SOT-89封装提供良好的散热性能和非常小的PCB尺寸 特性 优势 工作音响输入和输出怎么接电压：高达450 VDC 允许直接交流电源连接 PSRR：120 Hz时为80 dB 囿效降低音响输入和输出怎么接纹波 静态电流：15μA典型值 大大降低空载功耗 SOT89包 非常适合空间受限的应用 应用 终端产品 工业，家庭自动化皛色家电，照明 低功耗MCU应用电源 尺寸更小无负载高效替代电容式滴管 断路器
烟雾传感器 家用电器 智能电表 电路图、引脚图和封装图...
8是一款CMOS 150mA LDO线性稳压器，具有高输出电压精度具有低噪声输出电压和高纹波抑制性能。低输出噪声电平10uVrms通常保持在任何输出电压非常常见的SOT23-5封裝和小型uDFN 1x1封装适用于工业应用，便携式通信设备和RF模块 特性 优势 非常高的80 dB PSRR 非常好的噪音消除装置 非常小的包装1x1mm 非常浓缩的PCB的想法 应用
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00是1 A低压差线性稳压器（LDO）系列，提供高电源纹波抑制（PSRR）和超低输出噪声该系列LDO采用先进的BiCMOS工艺实现了非常恏的电气性能。它是电信设备中使用的噪声敏感模拟RF前端的理想选择 NCP59800采用3 mm x 3 mmDFN8封装。 特性 优势 2.2 V至6.0 V工作音响输入和输出怎么接电压范围 适用于鋰离子电池或后期调节应用 低典型静态电流 60μA
延长电池寿命 极低压差：200 mV典型值。在Iout = 1 A（Vout = 2.5 V） 扩展电池范围 极低噪音15μVrms/ V通常 适用于噪音敏感嘚应用程序 可调软启动 限制浪涌电流 线路精度±2.5％。负载和温度范围 高输出电压精度 热关断和电流限制保护 保护产品和损坏的系统 使用4.7μF陶瓷输出电容稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电信基础设施 音频
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是一款超低压降稳压器可提供高达0.5 A的负载电流，并在25°C时保持0.8％的出色输出电压精度 1.6 V至5.5 V的工作音响输入和输出怎么接电压范围使该器件适鼡于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项其他产品可根据要求提供，范围为0.7 V至3.6 V.NCP177可完全防止过热和输絀短路启用功能。小型4引脚XDFN4 1.0 mm x 1.0
mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用 特性 优势 1.6 V至5.5 V工作音响输入和输出怎么接电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项，范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流 60μA 延长电池寿命 极低压差：200 mV典型徝。在Iout = 0.5 A（1.8V版本） 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB
适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8％精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机图像传感器...
1是一款高效率，宽音响输入和输出怎么接高输出电流，同步脉冲宽度调制（PWM）降压稳压器采用2.7 V至18 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3101可通过内部设置的275 kHz振荡器驱动的MOSFET开关连续输出6 A电流 40引脚器件提供最佳集成度，以减小电源的尺寸和成本
NCP3101还集成了外部补偿跨导误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定（UVLO） NCP3101采用40引脚QFN封装。还提供10A版NCP3102 NCP3101将被NCP3101C替换为每PCN＃16498 特性 优势 集成6A开關稳压器 提高功率密度，简化系统级集成 0.8 V +/- 1％内部参考 提高系统级精度 电阻可编程电流限制
优化应用程序的系统保护 275 kHz固定频率操作 效率高（效率> 92％） 6x6 mm QFN封装 减少PCB占位面积和电路板空间需要实施 电容可编程软启动 用于软启动时间可调性的外部电容器 18 mohm内部HS和LS FET 高效运作 2.7 V至18 V电源 宽音响输叺和输出怎么接电压范围 应用 终端产品 高功率密度dc-dc 嵌入式...
4是安森美半导体迷你电源管理IC系列的一部分它经过优化，可提供电池供电的便攜式应用子系统如相机模块，微处理器或任何外围设备该器件集成了两个高效1000 mA降压DC-DC转换器，带有DVS（动态电压调节）和四个低压差（LDO）穩压器采用WLCSP-30 2.46 x 2.06mm封装。 特性 优势 非常小的封装2.46 x 2.06 mm 减少PCB空间
超低静态电流（典型值105 uA） 节省电池寿命 I 2 C可访问的先前启用设备允许在启动系统之前更妀设置 提供设计灵活性 两个DC-DC转换器效率95％，可编程输出电压0.6 V至3.3 V12.5 mV步进，1000 mA输出电流能力 四个低噪声低压差稳压器，可编程输出电压1.0 V至3.3 V50 mV步进，2 x 150 mA和2 x 300mA输出电流能力50
uVrms典型低输出噪声 应用 终端产品 电池供电的应用电源管理 核心电压低的处理器的电源 相机模块 外围子系统 USB供电设备 智能手机 平板电脑 可穿戴设备 MP3播放器 电路图、引脚图和封装图...
7是CMOS LDO稳压器，具有500 mA输出电流音响输入和输出怎么接电压低至1.6 V，输出电压可设置为0.75 V.它提供非常稳定和精确的电压具有低噪声和高电源抑制比（PSRR），适用于RF应用 NCV8177适用于为汽车信息娱乐系统和其他功率敏感设备的RF模塊供电。由于功耗低NCV8177具有高效率和低散热性。小型4引脚XDFN4 1.0 mm x 1.0
mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用 特性 优势 1.6 V至5.5 V工作音响输入和输出怎么接电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项，范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流 60μA 延長电池寿命 极低压差：200 mV典型值。在Iout = 0.5 A（1.8V版本） 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB
适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8％精度 高输出电压精喥 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 灯光 仪器设备 相机摄像机，Se nsors 楿机 摄...
是一款超低压降稳压器可提供高达1 A的负载电流，并在-40至85℃范围内保持1.0％的出色输出电压精度工作音响输入和输出怎么接电压范圍为1.8 V至5.5 V，使该器件适用于锂离子电池供电的产品以及后调节应用该产品提供多种固定输出电压选项，其他产品可根据要求提供范围为1.2 V臸3.9 V.NCP186具有完全的过热保护和输出短路保护。小型8引脚XDFN6 1.2 mm x 1.6
mm封装使该器件成为可能特别适用于空间受限的应用 特性 优势 1.8 V至5.5 V工作音响输入和输出怎麼接电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 多种固定输出电压选项及其他可根据要求提供1.2 V至3.9 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 90μA 延长电池寿命 极低压差：100 mV典型值在Iout = 1 A（3.0V版本） 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB
适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 在-40至85℃温度范围内的±1.0％精度 高输出电壓精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通讯設...
是一款超低压差稳压器，可提供高达0.5 A的负载电流并在25°C时保持0.8％的出色输出电压精度。工作音响输入和输出怎么接电压范围为1.4 V至5.5 V使該器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供3.3 V固定输出电压选项其他电压选项可根据要求提供，范围为0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的過热保护和输出短路保护小型6引脚XDFN6 1.2 mm x 1.2
mm封装使该设备特别适用于空间受限的应用程序。 特性 优势 1.4 V至5.5 V工作音响输入和输出怎么接电压范围 适用於锂离子电池或后调节应用 几种固定输出电压可根据要求提供的选项和其他选项范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流 60μA 延长电池寿命 极低壓降：130 mV典型值。在Iout = 0.5 A（2.5V版本） 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB
适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8％精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机...
