如何測(cè)試I / O端口

先進(jìn)的封裝和集成電路制造技術(shù)導(dǎo)致多端口器件難以使用傳統(tǒng)的雙端口甚至四端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）進(jìn)行表征。新型測(cè)試裝置將傳統(tǒng)VNA的功能擴(kuò)展到N端口，從而為多端口器件提供完整的S參數(shù)表征。

更密集的集成和使用平衡 I/O 的趨勢(shì)增加了許多設(shè)備（如網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)橋和結(jié)構(gòu)多路復(fù)用器）上的 I/O 端口數(shù)量。雖然與早期的分立元件版本相比，包含集成電路器件的組件的整體性能可能會(huì)提高，但IC內(nèi)部各個(gè)元件的性能通常低于相應(yīng)的分立元件‘?ì，特別是在隔離方面。因此，有必要測(cè)量多端口設(shè)備的每個(gè)端口對(duì)自身和設(shè)備上每個(gè)其他端口的影響。這是通過測(cè)量每個(gè)雙端口對(duì)的S參數(shù)來完成的，所有其他端口都已正確端接或錯(cuò)誤更正。

如果使用雙端口甚至四端口VNA，對(duì)于高計(jì)數(shù)I/O設(shè)備來說，這將是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)樗璧膯味薙參數(shù)測(cè)量數(shù)量為N2。例如，八端口器件需要 64 個(gè) S 參數(shù)才能完全描述其單端行為。使用自動(dòng)開關(guān)矩陣可以節(jié)省時(shí)間，但通常會(huì)降低性能，令人無法接受。手動(dòng)測(cè)試可以滿足嚴(yán)格的精度要求，但這將是不可接受的耗時(shí)。

一類新的外部測(cè)試裝置擴(kuò)展了VNA的端口數(shù)量，已經(jīng)發(fā)展到可以滿足多端口測(cè)試需求。通常稱為N端口網(wǎng)絡(luò)分析，其中N是設(shè)備上的端口數(shù)和完全校準(zhǔn)的測(cè)試端口數(shù)，它使用內(nèi)部開關(guān)和耦合器將測(cè)試集與VNA無縫集成。這為 N 端口測(cè)試集提供了可與兩端口或四端口 VNA 相媲美的性能。使用N端口網(wǎng)絡(luò)分析，可以精確測(cè)量多端口設(shè)備上任何端口對(duì)組合的S參數(shù)，并通過糾錯(cuò)例程消除所有測(cè)試端口和路徑的系統(tǒng)誤差。目前，N 端口網(wǎng)絡(luò)分析儀的 8 端口和 12 端口版本正在出貨，但可用的測(cè)試端口數(shù)量沒有上限。如果以傳統(tǒng)方式校準(zhǔn)此類儀器將非常耗時(shí)，但幸運(yùn)的是，已經(jīng)開發(fā)了一些技術(shù)，可以在不影響測(cè)量質(zhì)量的情況下大大縮短校準(zhǔn)過程。

N端口網(wǎng)絡(luò)分析在研發(fā)中具有明顯的應(yīng)用，它允許設(shè)計(jì)人員快速表征設(shè)備并將模型導(dǎo)入仿真程序。同樣，生產(chǎn)工程師開始使用N端口網(wǎng)絡(luò)分析作為生產(chǎn)中設(shè)備相關(guān)測(cè)試的替代方案。多端口設(shè)備通常需要某些端口上的外部組件才能運(yùn)行。通常，“黃金”組件內(nèi)置于生產(chǎn)中的測(cè)試夾具中，這使得所有測(cè)試結(jié)果都依賴于這些外部設(shè)備。使用N端口網(wǎng)絡(luò)分析，首先對(duì)多端口器件進(jìn)行表征，然后使用理想的外部元件在仿真中進(jìn)行功能測(cè)試。基于 Agilent N5230A 的物理層測(cè)試系統(tǒng)（如圖所示）為差分互連分析提供了高性能且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。新穎 的 儀器 架構(gòu) 可 實(shí)現(xiàn) 更 快速 的 測(cè)量 和 更低 的 本 底 噪聲， 從而 縮短 設(shè)計(jì) 周期 時(shí)間。

審核編輯：郭婷