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高速线上加个测试点,真的只是多一个焊盘吗?

高速线上加个测试点,真的只是多一个焊盘吗?

低速信号上随手留个测试点,通常没什么感觉;换到高速线上就不一定了。真正要小心的不是“能不能测”,而是这个焊盘有没有变成额外电容,测试支线有没有变成Stub,最后测到的还是不是接收端真正看到的波形。

很多板子为了后期调试,会在CLK、USB、SerDes或者其他高速网络上顺手留一个Test Point。

看起来就是多一个小焊盘,板子也没断线,DRC更不会报错。

但高速线上,这个点不能完全按“一个铜皮”理解。

尤其是主线旁边再拉一小截支线出去放测试点,这一截线本身就已经参与信号传输了。

低速线上没事,高速线上就不一定

信号边沿比较慢时,几毫米的小焊盘、小支线带来的寄生通常很难看出来。

边沿越来越快以后,焊盘会带来额外电容,岔出去的支线会形成阻抗不连续。信号走到这里,一部分能量继续往前,一部分会被反射回来。

所以判断一个测试点会不会影响信号,别只看时钟是多少MHz。更应该看上升沿有多快、测试点怎么接入、支线有多长。

图1:高速板调试时,探头与落点方式本身就是测试系统的一部分。

图1:高速板调试时,探头与落点方式本身就是测试系统的一部分。

最怕的不是焊盘,而是从主线上“岔出去”

如果测试Pad直接落在主传输路径上,尺寸又控制得比较小,它带来的影响通常比一根T形支线更容易控制。

麻烦的是为了方便下探针,从主线上拐一截线出去。这个开路支线就是Stub。

Stub越长,它在工作频段内越有可能出现明显反射。到了更高的数据速率,这个问题会直接体现在眼图、过冲、振铃甚至误码上。

所以高速网络的测试位置,能在线上直接落点,就别特意拉一根长尾巴出来。

图2:从主传输线上岔出的测试支线会形成Stub,并带来额外寄生与反射。

图2:从主传输线上岔出的测试支线会形成Stub,并带来额外寄生与反射。

还有一个容易忽略的事:探头本身也会改波形

板子没问题,不代表你“测出来的波形”就一定是真实波形。

普通被动探头、长接地线、较大的输入电容,都可能给被测节点额外加负载。高速信号本来还算干净,一下探头,边沿变慢、振铃变重,甚至看起来像板子有问题。

反过来也会发生:探头负载把原来的振铃压下去了,你以为信号很好。

所以测高速信号时,探头带宽、输入阻抗、接地方式和落点位置,本身就是测试系统的一部分。

图3:高带宽探头尽量在目标节点附近完成测量,减少额外连接造成的影响。

图3:高带宽探头尽量在目标节点附近完成测量,减少额外连接造成的影响。

下一版板子要留测试点,我会先想这几件事

第一,先确认这个网络后期到底需不需要直接下探针。能通过协议测试、边界扫描或者专用测试夹具完成的,不一定非要在高速主线上留一个大Pad。

第二,必须留的时候尽量直接落在主线上,Pad做小,避免长支线。

第三,信号测试点旁边最好有合适的GND参考,方便使用短接地弹簧或高带宽探头。

第四,真正关心接收端波形时,测量位置尽量靠近接收端。高速线上源端和负载端看到的波形本来就可能不一样。

测试点是为了方便调试,但如果留法不对,它自己也可能变成你要调的那个问题。

图4:高速信号最终要看接收质量,眼图会把反射、带宽和噪声问题一起暴露出来。

图4:高速信号最终要看接收质量,眼图会把反射、带宽和噪声问题一起暴露出来。

图5:不同探头结构的输入阻抗随频率变化不同,高频测量时探头并不是理想的“无限阻抗”。

图5:不同探头结构的输入阻抗随频率变化不同,高频测量时探头并不是理想的“无限阻抗”。

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