調試功能基本OK后，進入單元測試階段。

單元測試，一般是指基于開發人員自行開展的功能測試及各個功能單元的單元測試，是硬件信號級的測試，分為基本測試和信號完整性測試。也被稱作硬件的白盒測試。

1、單元測試開始前，全項目組人員一起學習《硬件單元測試規范及建議》就測試方法和測試規則達成一致；

2、需要制定UT測試計劃和評審計劃。要求測試完成一部分電路就評審一部分，不要測試完成后才一起評審。

3、單元測試的時序、信號質量、電源等測試都用專用表格進行，測試環節包括探頭、單板等信息一定要與測試數據一起保存；

4、SI測試按照規范指導進行，并且遵從接口規范

5、單元測試的問題全部要提問題單跟蹤解決，測出問題在記錄在跟蹤表的同時就馬上提問題單（單元測試的問題單可以走短流程），不要積累到最后一起提。

6、單元測試開發與硬測一起參與，為確保測試和評審質量，開發與硬測要拉通運作，一起測試，一起評審。嚴禁分工后各管各的。

基本測試

基本性能測試項目如圖所示。圖7.5基本性能測試項目

電源相關測試細則，可以點擊下面幾篇文章：

我們需要按照自己公司規定格式進行電源測試：

電源的基本參數測試完成之后，需要對上電時序進行測試：

我們在設計的時候，通過控制電源的上電使能管腳或者通過MOSFET、或者專用的電源上電控制芯片，控制不同電源的上電時序，以確保每個芯片的電源上電時序是滿足芯片的要求的。我們在測試的時候，需要對相關的要求一一測試，以確認每個上電時序滿足要求的。甚至在極端高低溫環境下對上電時序都需要進行全部的測量，以確保電路板在高低溫環境下的都滿足上電時序要求。

通過示波器查看上電過程中，電源時間的時序關系。

時鐘相關測試細則，可以點擊下面幾篇文章：

時鐘的基本參數與基本測試項目

頻率準確度和穩定度（Frequency Accuracy & Stability）

TIE （Time Interval Error）

MTIE （Maximum Time Interval Error）

TDEV （Time Deviation）

抖動和漂動 （Jitter & Wander）

抖動和相噪

例如PCIe時鐘，按照PCIe的規范要求，核對和測試頻率，上升速率、電平標準、抖動等參數：

抖動:時域概念

抖動是對信號時域變化的測量結果，它從本質上描述了信號周期距離其理想值偏離了多少。包括確定性抖動和隨機抖動

確定性抖動是由可識別的干擾信號造成的，這種抖動通常幅度有限，具備特定的產生原因，而

且不能進行統計分析。確定性抖動的來源主要有4種

1、相鄰信號走線之間的串擾

2、敏感信號通路上的EMI輻射

3、多層基底中電源層的噪聲

4、多個門電路同時轉換為同一種邏輯狀態

隨機抖動是指由較難預測的因素導致的時序變化。隨機抖動最基本的一個特性就是隨機性，因此我們可以用高斯統計分布來描述其特性。

相噪:頻域概念

相位噪聲是對信號時序變化的另一種測量方式，其結果在頻率域內顯示。圖用一個振蕩器信號來解釋相位噪聲。

首先來看什么是相位噪聲？

在維基百科中，相位噪聲的定義是“時域不穩定性（抖動）導致波形在相位上發生快速、短期、隨機的波動，這種波動在頻域中的表現即為相位噪聲”。這一術語中的“噪聲”一詞告訴我們，它指的不是雜散或確定性波動。

定義中提到的“短期”是為了與確定時鐘源純凈度時所用的其他方法加以區別，例如以百萬分之幾（ppm）為單位的穩定度。它通常是以更大的時間長度進行測量，例如秒或分鐘。

圖26 理想與真實信號在時域和頻域的對比

雖然有許多技術術語可以量化相位噪聲，但最常采用的指標之一是“單邊帶（SSB）相位噪聲”，L(f)。在數學上，美國國家標準與技術研究院（NIST）將L(f)定義為從載波的偏移頻率處的功率密度與載波信號的總功率之比，單位為dBc/Hz:

基于頻域相噪的測量結果可以再轉化為時域的相位抖動，這就是數字和時域研究人員感興趣的結果。如下圖示，相位抖動可以對陰影頻帶范圍內相噪進行積分得到。

基于相噪測量得到相位抖動

對于傳統的數字領域的公司和工程師而言，如果為了測試相位噪聲而專門進行相位噪聲測量儀器的投資，很明顯其性價比是不高的。因此發掘現有設備的潛能讓其發揮更大作用，也是一個不錯的選擇，而普遍存在的實時示波器當然是最佳的選擇。

相比其它頻域儀器測量方法，采用實時示波器進行相噪分析的優點除了節約投資外主要還有實時示波器可以測量方波時鐘信號或者帶SSC(擴頻時鐘)的時鐘信號相噪，尤其是SSC擴頻時鐘在高速串行數據標準如PCIExpress/USB等參考時鐘信號里是相當常見的。

另外采用實時示波器的方法可以測量100MHz以上的時鐘頻率偏移，而頻域儀器一般限定在100MHz范圍內。針對數字域常見的差分信號，示波器可以采用高阻探頭直接探測或者采用2個通道輸入再進行差分運算，無需額外的附件Balun(巴倫)。

當然實時示波器還可以直接測量傳遞到數據信號上的相位噪聲。實時示波器還有強大的數據存儲和記錄能力可以保存波形用于傳統的數字分析工具比如PCIExpress 標準的CLK Jitter Tool等。

信號完整性測試

功能單元測試測試中非常重要的一項是信號完整性測試，特別是對于高速信號，信號完整性測試尤為關鍵。

完整性的測試手段種類繁多，有頻域，也有時域的，還有一些綜合性的手段，比如誤碼測試。不管是哪一種測試手段，都存在這樣那樣的局限性，它們都只是針對某些特定的場景或者應用而使用。只有選擇合適測試方法，才可以更好地評估產品特性。下面是常用的一些測試方法和使用的儀器。

（1）波形測試

使用示波器進行波形測試，這是信號完整性測試中最常用的評估方法。主要測試波形幅度、邊沿和毛刺等，通過測試波形的參數，可以看出幅度、邊沿時間等是否滿足器件接口電平的要求，有沒有存在信號毛刺等。波形測試也要遵循一些要求，比如選擇合適的示波器、測試探頭以及制作好測試附件，才能夠得到準確的信號。圖7.7是DDR在不同端接電阻下的波形。

圖7.7DDR在不同端接電阻下的波形

常見的示波器廠商有是德科技、泰克、力科、羅德與施瓦茨、鼎陽等等。

（2）時序測試

現在器件的工作速率越來越快，時序容限越來越小，時序問題導致產品不穩定是非常常見的，因此時序測試是非常必要的。一般，信號的時序測試是測量建立時間和保持時間，也有的時候測試不同信號網絡之間的偏移，或者測量不同電源網絡的上電時序。測試時序基本都是采用的示波器測試，通常需要至少兩通道的示波器和兩個示波器探頭（或者同軸線纜）。圖7.8是測量的就是保持時間：

圖7.8保持時間測試

（3）眼圖測試

眼圖測試是常用的測試手段，特別是對于有規范要求的接口，比如USB、Ethernet、PCIE、HDMI和光接口等。測試眼圖的設備主要是實時示波器或者采樣示波器。一般在示波器中配合以眼圖模板就可以判斷設計是否滿足具體總線的要求。圖7.9就是示波器測試的一個眼圖：

圖7.9示波器測試眼圖

4）抖動測試

抖動測試現在越來越受到重視，常見的都是采用示波器上的軟件進行抖動測試，如是德科技示波器上的EZJIT。通過軟件處理，分離出各個分量，比如總體抖動（TJ）、隨機抖動（RJ）和固有抖動（DJ）以及固有抖動中的各個分量。對于這種測試，選擇的示波器，長存儲和高速采樣是必要條件，比如2M以上的存儲器，20GSa/s的采樣速率。不過目前抖動測試，各個公司的解決方案得到結果還有相當差異，還沒有哪個是權威或者行業標準。圖7.10是使用是德科技的分析軟件測量的抖動：

圖7.10抖動測試

5）阻抗（TDR）測試

阻抗測試主要是針對PCB(印制電路板)信號線、線纜、連接器和各類器件阻抗的測試。不管是高速信號還是高頻信號，都希望傳輸路徑都均勻變化的，所以基本上都要求進行阻抗測試。一般情況，都是采用專用采樣示波器進行阻抗的測試。但是采樣示波器測試阻抗時，容易被靜電損壞，所以對使用環境要求很高。現在很多公司都采用的是帶阻抗測試功能的網絡分析儀進行阻抗測試。這樣就可以在同一臺測試儀器上進行時域阻抗和頻域損耗的測試。阻抗測試波形如圖7.11所示。

圖7.11阻抗測試

6）頻域測試

這里所說的頻域測試一般只測試損耗測試、串擾測試等等。損耗的類型一般是指插入損耗、回波損耗。對于很多串行總線都會有一些針對損耗的具體要求，圖7.12是USB3.0線纜的對插入損耗的要求：

圖7.12 USB線纜的插入損耗要求

對于PCB走線、連接器或者電纜等，都可以使用網絡分析儀來測試其頻域參數。圖7.13就是對PCB進行插入損耗測試的結果：

圖7.13插入損耗測試結果

7）誤碼測試

工程師設計產品時，都希望不存在任何問題，希望產品能在正常使用時可以持續不斷的使用，而不是時不時的重啟或傳輸的信號是錯誤的。誤碼率測試就是給定一定的碼流，再測試接收到的碼流的正確率。誤碼測試是系統測試，可以是硬件測試，也可以是軟件測試。一般，對于有條件的公司，都建議使用硬件測試，就是采用專業的誤碼儀進行測試。圖7.14為是德科技的誤碼測試儀。

圖7.14誤碼測試儀

信號完整性測試并不是只有這些，其實還包括了一些比如輻射頻譜測試、頻域阻抗測試、效率測試等等。實際中如何選用這上述測試手段，需要根據被測試對象進行具體分析，不同的情況需要不同的測試手段。比如有標準接口的，就可以使用眼圖測試、阻抗測試和誤碼測試等，對于普通硬件電路，可以使用波形測試、時序測試，設計中有高速信號線，還可以使用TDR測試。對于時鐘、高速串行信號，還可以抖動測試等。

另外隨著技術的發展，越來越多的儀器趨向于功能多樣化，比如示波器不僅僅可以測試信號的波形質量、時序和眼圖，還可以測試頻譜圖；網絡分析儀不僅僅可以測試插入損耗、回波損耗、串擾等頻域曲線，還可以測量時域阻抗。工程師們在使用儀器時，可以多研究下測試對象以及儀器。盡可能的在節約成本的情況下，還能高效有質量的完成測試要求。