如何测试I / O端口

先进的封装和集成电路制造技术导致多端口器件难以使用传统的双端口甚至四端口矢量网络分析仪（VNA）进行表征。新型测试装置将传统VNA的功能扩展到N端口，从而为多端口器件提供完整的S参数表征。

更密集的集成和使用平衡 I/O 的趋势增加了许多设备（如网络交换机、网桥和结构多路复用器）上的 I/O 端口数量。虽然与早期的分立元件版本相比，包含集成电路器件的组件的整体性能可能会提高，但IC内部各个元件的性能通常低于相应的分立元件‘Äì，特别是在隔离方面。因此，有必要测量多端口设备的每个端口对自身和设备上每个其他端口的影响。这是通过测量每个双端口对的S参数来完成的，所有其他端口都已正确端接或错误更正。

如果使用双端口甚至四端口VNA，对于高计数I/O设备来说，这将是一项艰巨的任务，因为所需的单端S参数测量数量为N2。例如，八端口器件需要 64 个 S 参数才能完全描述其单端行为。使用自动开关矩阵可以节省时间，但通常会降低性能，令人无法接受。手动测试可以满足严格的精度要求，但这将是不可接受的耗时。

一类新的外部测试装置扩展了VNA的端口数量，已经发展到可以满足多端口测试需求。通常称为N端口网络分析，其中N是设备上的端口数和完全校准的测试端口数，它使用内部开关和耦合器将测试集与VNA无缝集成。这为 N 端口测试集提供了可与两端口或四端口 VNA 相媲美的性能。使用N端口网络分析，可以精确测量多端口设备上任何端口对组合的S参数，并通过纠错例程消除所有测试端口和路径的系统误差。目前，N 端口网络分析仪的 8 端口和 12 端口版本正在出货，但可用的测试端口数量没有上限。如果以传统方式校准此类仪器将非常耗时，但幸运的是，已经开发了一些技术，可以在不影响测量质量的情况下大大缩短校准过程。

N端口网络分析在研发中具有明显的应用，它允许设计人员快速表征设备并将模型导入仿真程序。同样，生产工程师开始使用N端口网络分析作为生产中设备相关测试的替代方案。多端口设备通常需要某些端口上的外部组件才能运行。通常，“黄金”组件内置于生产中的测试夹具中，这使得所有测试结果都依赖于这些外部设备。使用N端口网络分析，首先对多端口器件进行表征，然后使用理想的外部元件在仿真中进行功能测试。基于 Agilent N5230A 的物理层测试系统（如图所示）为差分互连分析提供了高性能且经济高效的解决方案。新颖 的 仪器 架构 可 实现 更 快速 的 测量 和 更低 的 本 底 噪声， 从而 缩短 设计 周期 时间。

审核编辑：郭婷