當需要某種形式的測試夾具將被測試設備（DUT）連接到自動測試設備（ATE）時，兩者之間的信號完整性不佳往往會導致測試不可靠。識別和解決這類問題可能會耗費時間，但通過在設計DUT和夾具時遵循一些簡單的指導原則，測試穩定性可以得到顯著改善。以邊界掃描測試的JTAG測試訪問端口（TAP）信號為例，提供解決思路和兩個可能的解決方法。
對于低頻和直流信號，相對于信號導線的地線可以有所不同而沒有明顯的副作用。然而，隨著信號頻率的增加，地線的布線變得越來越重要。對于TAP信號，這通常并不是必需的；減小回路面積是一個很好的方法。1. 信號電流從源頭到目的地所經過的路線。這通常很容易確定，因為它與信號導線和軌道的路線相同。
2. 信號關聯的返回（地）電流從目的地返回到源頭所經過的路線。這可能稍微難以確定，但可以假設它盡可能靠近信號。
重要的是要意識到，這不僅涵蓋電路板之間的電纜，還包括每個電路板周圍電流的路線。為了減小回路面積，應盡量減小信號及其返回電流所圍成的物理面積。理想情況下，信號及其返回將直接相鄰布線，這在扁平電纜（圖1a）或傳統的雙絞線（圖1b）中可以很容易實現。這兩種布置都具有較小的回路面積，因此有助于提高信號質量。當地面電流的回路路徑與信號電流的路徑不同時，就會形成一個更大的回路面積，導致三個問題：
1. 信號更容易受到電磁干擾（EMI）的影響——電纜變成天線，吸收電氣噪音。
2. 信號從電纜輻射出去，產生額外的電氣噪音，可能干擾其他信號。
3. 隨著信號在電纜中傳播，特性阻抗發生變化。這會降低信號的質量。
下圖展示了一個明顯的情況，其中存在更大的回路面積，演示了如果不注意保持信號和回路線靠近，這種情況很容易發生。
測試夾具通常使用許多獨立的導線制作，每個信號使用一根導線。雖然這樣做可以更容易地連接夾具，但也可能導致電氣噪音影響，從而引起信號完整性問題，特別是在使用JTAG時更為明顯。圖2展示了測試夾具設計中常見的一些錯誤：JTAG控制器的地線連接到DUT與TAP信號連接的距離很遠；地線和TAP信號電纜之間沒有靠近運行。通過進行以下更改。
如圖2所示，可以輕松且顯著地改進：
1. 在測試夾具中，在盡可能靠近TAP信號測試引腳的位置，添加至少一個地面引腳。這個地面測試引腳不是用于連接主地線來為板卡供電，而是為了在JTAG控制器和板卡之間提供良好的地面連接，以改善信號質量。2. 對于每個TAP信號，使用包含一個信號和一個地線的雙絞線或平行線對。這對于時鐘信號（TCK）至關重要，同時對于任何其他連續切換的信號（如TMS、TDI和TDO）也很重要。當JTAG控制器具有固定（硬）地線引腳以及可配置（軟）地線引腳時，至少應使用至少一個硬地線連接。不需要為每個信號/地線對單獨設置一個獨立的地面測試引腳，而是可以將多個對中的地線核心連接到同一個測試引腳上。無論如何實現，保持地面和信號導線靠近彼此是非常重要的。
如圖3所示：
當在DUT上直接使用連接器而不是測試引腳時，仍然可以使用類似的理念。例如，在扁平電纜中分隔信號，使其與地線連接交錯排列，是盡可能合理的做法，隨著電纜長度的增加，這樣做的重要性也增加。如果DUT連接器未設計為允許這種組織方式，則可以通過創建自定義電纜來實現。這可能看起來比必要的復雜化更為復雜；然而，正如先前所述，早期正確處理這一點可以顯著降低在測試開發過程中后續故障排查的成本。
即使有一個設計良好的測試夾具和良好的測試信號連接到DUT，如果PCB設計不正確，仍有可能使JTAG測試不可靠。為了確?？梢詫?/span>PCB進行全面和可靠的測試，應在設計階段考慮其可測試性，而不僅僅是作為事后的想法。設計可測試性（DFT）指南可以涵蓋廣泛的領域，其中許多重點是改進可以測試的PCB的范圍。然而，如果用于實施這些測試的信號沒有被考慮，可能會設計出一個可以全面測試但測試本身不可靠的板卡。對PCB設計的改進可以分為兩類：改進連接到板卡的信號和改進板卡內部信號路由。這兩者中的第一種應該允許創建一個可以輕松最小化回路面積的測試夾具：
1.當使用測試引腳時，在每個TAP信號測試點附近包含一個地面測試點。如果板卡空間有限，盡量為每對TAP信號包含至少一個地面測試點。2.當使用將通過扁平電纜連接的連接器時，包含地面引腳，以便在扁平電纜中的每個TAP信號之間有一個地線核心。如果可用引腳數量有限，至少嘗試在時鐘信號（如TCK）的兩側包含核心地線。3.最后在將TAP信號的路徑留到最后設計：它們只用于測試板卡，那么為什么不首先布線所有功能信號呢？問題在于，這可能導致布線不良的信號，從而使測試不可靠，在最壞的情況下甚至可能需要新的板卡設計，導致額外的費用和延遲。值得記住的是，TAP信號的時鐘頻率可能超過20 MHz。這意味著它們應該像其他類似頻率的信號一樣對待：1.應根據JTAG DFT指南規定的要求對信號進行正確終端處理。這些遵循標準的良好設計實踐，例如盡可能靠近軌道接收端放置平行終端電阻。2.避免軌道中的突端，并使用緩沖器改善信號的輸出。3.將TAP信號路由在連續的地面或電源平面上。如果其中有斷開，則會增加回路面積，使板卡在測試期間更容易出現不可靠性。圖5a展示了TAP信號跡線（紅色）穿過地面平面中斷的情況，影響了回流電流路徑（黑色虛線）。這導致回路面積比最初預期的更大，破壞了信號完整性。盡管圖5b中的信號跡線較長，但總回路面積仍然減少，因此如果地面平面無法更改，則這將是首選解決方案。
如圖3所示：
總結
通過更加關注信號的回流電流路徑，這可以為設計PCB、確定連接器引腳布局以及設計和構建測試夾具提供堅實基礎。通過將這一點作為設計過程的一部分考慮，可以避免在開發周期后期出現昂貴和耗時的延遲。
