 芯片测试中，有些信号很小。比如微伏级的电压、皮安级的漏电流、毫微伏级的噪声。这种信号非常容易被干扰淹没。有时候程序和数据看起来都正常，但结果就是不稳定，今天测一个值，明天测另一个值。换了芯片还是这样。问题很可能出在屏蔽和接地上。 今天聊几种常见的噪声来源，以及屏蔽和接地的基本做法。  一、噪声从哪里来 微弱信号测试中，噪声通常来自三个方面： 1. 工频干扰 50Hz的交流电会通过空间耦合进入测量回路。灯、电源线、电机等设备都可能是源头。特点是信号波形在50Hz及其谐波上有明显能量。 2. 射频干扰 手机、WiFi、对讲机是常见源头。干扰没有固定规律，但会导致测量值跳动。有时人走近测试架数值就变了，走开又恢复。如果用的是高性能源表，虽然仪表内部会有滤波器设计，但对于纳伏/皮安级别的测量，外部干扰仍然可能耦合进回路。 3. 地环路 这是最常见也最难排查的问题。两个接地点之间存在电位差，就会产生环路电流，在测量回路中叠加一个额外的电压或电流。表现是有时偏大有时偏小，测试数据没有重复性。 二、屏蔽的基本做法 屏蔽的目的是阻挡空间电磁干扰。 1.信号线用屏蔽线 凡是引出测试夹具的信号线，建议用同轴电缆或双绞屏蔽线。屏蔽层材质是铜网或铝箔都可以，关键是在测试夹具端不接地，在测试机端单点接地。两端的接法要根据实际测试配置和接口定义来确定，但原则是避免屏蔽层成为额外的噪声耦合路径。 2.测试夹具加金属屏蔽罩 用铜或铝材做一个罩子，把测试夹具、被测芯片、关键信号完全罩起来。屏蔽罩要接地。如果只测低频信号，普通的金属网或铝箔就可以；如果涉及高频信号，需要考虑屏蔽层的厚度和材质。 3.实验室环境控制 测试现场尽量远离变频器、大电机、电源柜等高功率设备。手机和对讲机在敏感测试时不要放在测试台上。有时候一个简单的动作——把手机拿远一点——就能明显改善数据稳定性。 三、接地的基本做法 接地比屏蔽更容易出错。以下是几个关键点。 1.单点接地 多台测试设备共用一套接地系统时，如果每台设备独立接地，地线之间会形成环路。正确做法是把所有设备的地线汇总到同一个接地点，再从该点引入大地。这个点通常是测试机的地或系统参考地。对于要求更高的场景，可能需要采用星形接地，把不同功能模块的电流回路从结构上分开。具体取决于负载、布线和板级设计。 2.信号地和电源地分开 在Loadboard上，把敏感信号的地和电源的地分开走线，最后在输出端单点相连。如果混合在一起，电源的脉动电流会在信号地线上产生压降，干扰微弱信号。 3.Kelvin接法 测小电阻或小电压时，强制电流回路和电压测量回路分开。这样可以消除测试系统中导线电阻、接触电阻引入的误差。如果电源线和信号线共用同一根地线，电流的压降会直接叠加到信号上。 4.机壳地要不要接 测试系统自身的金属外壳通常需要接大地（保护地），但内部信号地是否直接连到机壳上，需要看测试系统配置。连接不当时会引入额外的地环路噪声。具体按测试机手册的要求来，不确定时不建议随意短接。 四、优化技巧 1.双绞线 对于差分信号，用双绞线传输。双绞线结构中两根线受到的外部干扰相近，在接收端做差分相减后可以抵消掉大部分共模噪声。这是抗干扰性价比最高的方法之一。 2.低通滤波器 在信号输入端加RC低通滤波器，滤除高频噪声。但注意滤波器的截止频率不能低于信号频率。例如被测信号是1kHz，低通滤波器可以设在10kHz。对于直流测量，可以直接加带宽限制功能（仪器通常自带，设为10Hz或更低）。 3.给测量留出稳定时间 上电后不要马上测。等电源稳定、电容充好电、读数不再跳动再开始测量。有些测试还需要做多次采样取平均。 五、快速排查清单 如果发现微弱信号测试数据不稳定，按以下顺序排查： 1.测试夹具有没有金属屏蔽罩，并且接地？ 2.信号线是不是屏蔽线，屏蔽层是否只在测试机端接地？ 3.测试现场有没有手机、对讲机、变频器、电机等干扰源？ 4.信号地和电源地是否在Loadboard上分开走线？ 5.测量回路是不是用了Kelvin接法？ 6.是否在信号输入端加了RC低通，或者启用了仪表的带宽限制？ 7.上电后是否给了足够的稳定等待时间？ 微弱信号测试，最怕的不是信号太小，而是不知道噪声从哪里来的。 屏蔽和接地是基本功，也是最容易忽略的细节。金属罩、屏蔽线、单点接地、Kelvin接法，每一项都不复杂，但漏掉一项就可能让数据不可信。 下次测小信号时，按排查清单过一遍。很多问题，答案可能比你想象的更简单。  |
