产品硬件测试

产品硬件测试内容2011年7月12目的•尽量实现产品的零缺陷•验证设计可行性阶段——立项——研发——测试——生产——销售——常见硬件平台结构硬件测试的内容•功能测试•信号完整性测试•电源测试•散热测试•可靠性测试•认证1功能测试定义：功能测试是根据硬件详细设计规格书中提及的功能规格进行测试，验证设计是否满足要求。严酷度：功能测试是系统功能实现的基本，是需要严格保证测试通过率的。2.5代产品举例：电源：内部LDO输出1.8V。内核：工业标准增强型2T8051。时钟：PLL12MHz最大12倍频。接口功能：SPI，I2C，SPI，UVC，CSI，GPIO等。（关于测试的方法和标准问题，我们可以参照相关文档）2信号完整性测试（SI）定义：信号能够安全完整的到达目的地，它包含两个信息，一是独立的信号质量，另一个就是时序正确。适用范围：主要是针对数字电路，频率越高，SI出现问题的可能性就越大。•信号质量的区别，抖动太大的话有可能造成”0””1”错误。•数据需要准时到达逻辑门，且在接收端期间开始锁存前必须确定数据的逻辑状态。数据的延迟或失真都会导致数据传输失败（无法识别数据或数据错误）。1）信号的质量参数•振幅振幅，高电平，低电平，均方根值，单个周期的均方根值，最大值，最小值，峰峰值，平均值，单个周期平均值，正过冲，负过冲，正欠冲，负欠冲等。•时间上升时间，下降时间，正占空比，负占空比，高电平宽度，低电平宽度，周期，频率，延迟等。•眼图眼高，眼宽，眼图最高点，眼图最低点，交叉点等。•振幅：高电平与低电平的差值，单位V或mV。•高/低电平：高电平是指信号逻辑“1”/“0”所在位置的幅度，单位V或mV。•均方根值：整个捕捉波形上所有点幅度的均方根值，单位V或mV。•平均值：整个捕捉波形上所有点幅度的平均值，单位V或mV。•正/负过冲：指高电平/低电平处的过冲值，单位V或mV。•正/负欠冲：指高电平/低电平处的过冲值，单位V或mV。振幅欠冲波形•上升/下降时间：逻辑“0”/“1”跳变到逻辑“1”/“0”的时间。•延迟时间指两个相关信号间的相位差。延迟时间波形时间•眼图的高/低电平值：眼图高/低电平累积部分最低/高点的值。眼图•眼图的最大/小值：眼图高/低电平处最高/低点的值。•眼图的交叉点：差分信号的上升沿和下降沿交叉点。2）信号的时序•建立时间•保持时间•传输延迟•相位偏移波形的质量影响到信号的建立时间和保持时间；传输的延迟和相位的偏移影响到信号是否按时到达逻辑器件。•建立时间：指数据在被采样时钟采样前已建立起的时间。•保持时间：指数据在被采样时钟采样后还要继续保持的时间。•传输延迟：数据从源端出来传输到接收端过程中所花的时间。•相位延迟：是指同步信号间的实际相位差。小知识：示波器带宽和采样率带宽：信号幅度下降3db,在此频点为示波器的带宽频率。采样率：示波器采样速度的参数，示波器1S内可以捕获样品的数量。列：TektronixTDS1012100MHz1GS/s100MHz为带宽，测试超过100MHz的信号会数据异常。1GS/s为采样率，数值越大示波器显示的波形越接近实际波形。3）常见SI问题•反射•串扰•电源/地噪声•EMC/EMI反射•信号源E产生带能量的信号，进过传输线传到负载，通过负载的阻抗吸收。即负载阻抗要求等于源阻抗，如果两者不匹配，源端信号最大能量部分被负载吸收，剩下的将反手回源阻抗，信号源就只好做出相应的变化去补偿输出。反射的表现•信号源跳变时间Trise，传输延迟时间Tpd。若TriseTpd,负载端波形表现为过冲。若TriseTpd,负载端波形表现为振铃（Ringing)现象。振铃图反射系数•传输线阻抗Zo,负载阻抗ZL。反射系数Kr=(ZL-Zo)/(ZL+Zo)•举例：信号源低电平驱动特性（0.2V,24mA)，即源输出阻抗Zs=0.2V/24mA=8.3欧；负载CMO器件，输入阻抗ZL=100K；传输线阻抗Zo=50欧；负载的反射系数Kr=(100K-50)/(100K+50)=1;信号源输出端反射系数Krs=(8.3-50)/(8.3+50)=0.72当信号源由3.5V变为0.2V时，即高电平转到低电平的过程：a)信号源输出端信号Vo=(0.2-3.5)*Zo/(ZL+Zo)=-2.84V信号源的交流信号Vs1=3.5-2.87=0.66VVo到达负载端时，Kr=1,发生完全反射Vr1=Vo=-2.84V负载端的电压VL=3.5V+Vo+Vr1=-2.19Vb)反射信号反射到源端时也发生反射，Krs=-0.72反射信号Vr2=Vr1*Krs=2.04V信号源交流信号Vs2=Vs1+Vo+Vr2=-0.14V……...循环，负载的电压低于输入门限电压时，才算正确传输。反射消除达到条件：反射系数Kr=0,即Zo=ZL•等效减小负载阻抗方法1：负载端并联电阻。弊端：增大了功耗。方法2：负载端并联一个RC串联网络•源端串联电阻源端增加一电阻Rt,Rt+Zs=Zo，用来消除二次反射。列：需要一个3v的电压,源会给出一个3v的电压,但由于(RT+ZS)和Z0的分压作用,实际的输出电压应该为1.5v,当该电压到达负载的时候,通过第一次全反射,它就可以获得两个1.5v的电压,这正是它所需要的电压,而反射回输出端的电压将被完全吸收,不存在第二次反射,这个过程就相当于信号的完全传输。串扰信号间的耦合，产生干扰。•容性串扰：线与线之间存在寄生电容，噪声就会以电流的形式耦合到接收线上。•感性串扰：两相邻或相近的信号线之间存在闭合的回路,形成变压器初次级耦合。串扰消除•减小负载阻抗可以对负载端适当的端接。•增大信号线间距•信号线间加地线隔离。•尽量减少环路面积。•尽量避免信号间共用回路。3电源测试请期待下季…33