利用TDR (時(shí)域反射計(jì))測(cè)量傳輸延時(shí)

作者：時(shí)間：2011-11-22 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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傾斜沿之間進(jìn)行測(cè)量得到的，與上述DATA1測(cè)量說(shuō)明相同。然而，需要注意的是：這些傾斜沿之間的電平同樣為50Ω。該值表明較短的DUT1 PCB金屬線非常接近于理想的50Ω。

從上述內(nèi)容得到DATA1引線阻抗為63Ω，DUT1節(jié)點(diǎn)阻抗為50Ω。這意味著DATA1輸入的金屬線寬比DUT1輸出的線寬窄。理想情況下，它們應(yīng)該相同。TDR測(cè)量發(fā)現(xiàn)了這一差異，這不一定是系統(tǒng)錯(cuò)誤。DUT1引線阻抗稍高是由于較窄的金屬線造成的，但它同時(shí)也減小了DATA1金屬線的電容。數(shù)據(jù)線是最長(zhǎng)的引線，為了保證最寬頻帶的要求，該電容應(yīng)盡量小。

DUT1的PCB延時(shí)很難測(cè)量，其阻抗與電纜相同。如果MAX9979沒(méi)有焊接到電路板上，我們將看到“開(kāi)路”狀態(tài)的三級(jí)階躍信號(hào)。但是，在焊接了MAX9979的條件下仍然可以測(cè)量到這一延時(shí)。通過(guò)檢查電容效應(yīng)產(chǎn)生的傾斜沿，可以看出SMA連接器在電路板的焊接位置以及MAX9979 DUT1引腳的位置。我們同樣可以查看SMA連接器電感產(chǎn)生的凸峰，確認(rèn)它處于兩個(gè)傾斜沿之間。解決了這些問(wèn)題，可以測(cè)得延時(shí)為360ps，將該值減半，得到實(shí)際DUT1 PCB電路板的延時(shí)，該延時(shí)為180ps。

第4步：用兩條相同的SMA電纜連接差分信號(hào)發(fā)生器，測(cè)量CSA8000的基線延時(shí)。

利用TDR (時(shí)域反射計(jì))測(cè)量傳輸延時(shí)
圖10. 測(cè)量來(lái)自發(fā)生器的DATA1/NDATA1信號(hào)

圖10所示，C1和C2是兩個(gè)互補(bǔ)PECL信號(hào)，幅值大約為450mV。這些DATA1和NDATA1信號(hào)直接由外部的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，送入CSA8000輸入。我們采用CSA8000的20GHz采樣探頭，從該數(shù)據(jù)可得出以下結(jié)果：

M1是差分信號(hào)C1 - C2的數(shù)學(xué)計(jì)算值，幅值為900mV，10%/90%上升和下降時(shí)間接近于700ps。這意味著DATA1/NDATA1信號(hào)上沒(méi)有任何干擾。
我們還對(duì)Crs或M1差分信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得數(shù)據(jù)為29.56ns。觸發(fā)示波器，我們僅關(guān)注這些過(guò)零點(diǎn)中的一個(gè)。給MAX9979上電，然后測(cè)量相同過(guò)零點(diǎn)，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)整個(gè)電路板的延時(shí)。
該延時(shí)還包括兩條輸入電纜的延時(shí)，因?yàn)檫@些電纜也被用于測(cè)量通過(guò)電路板的信號(hào)延時(shí)，其延時(shí)相互抵消。盡管如此，最好還是使用盡可能短的電纜，只是該延時(shí)對(duì)傳輸延時(shí)測(cè)量并不重要。

第5步：MAX9979EVKIT上電。

利用TDR (時(shí)域反射計(jì))測(cè)量傳輸延時(shí)
圖11. MAX9979上電并為CSA8000的50Ω負(fù)載產(chǎn)生3V信號(hào)

將DATA1和NDATA1信號(hào)連接至已上電的MAX9979EVKIT的DATA1/NDATA1輸入。使用與第4步相同的電纜。按照傳輸延時(shí)測(cè)量技術(shù)資料的規(guī)定，將MAX9979設(shè)置為規(guī)定的0V至3V信號(hào)，并將輸出端接至50Ω。本例中，50Ω負(fù)載為CSA8000輸入，從圖11獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)顯示：

當(dāng)前的輸出信號(hào)幅值為0V至1.5V，與預(yù)期情況一致，由于50Ω負(fù)載的存在而被除以2。
上升和下降時(shí)間完全在MAX9979的技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)。由此，我們可以確認(rèn)由干凈、有效的DATA1/NDATA1驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生完好、干凈、有效的輸出。
CSA8000保持與第5步相同的設(shè)置，觸發(fā)方式與第4步相同。我們可以看到過(guò)零點(diǎn)為33.77ns。

第6步：計(jì)算MAX9979的傳輸延時(shí)。

通過(guò)MAX9979EVKIT的總延時(shí)為：

33.77ns - 29.56ns = 4.21ns

計(jì)算測(cè)量結(jié)果：

減去0.695ns的DATA1 PCB引線延時(shí)，所得延時(shí)為3.515ns。
減去0.18ns的DUT1 PCB引線延時(shí)，所得延時(shí)為3.335ns。
減去CSA8000的2in電纜延時(shí)，該延時(shí)為402ps，所得延時(shí)為2.933ns。

MAX9979技術(shù)指標(biāo)中，這種配置下的標(biāo)稱(chēng)延時(shí)為2.9ns。這里，我們可以得到焊接了MAX9979的評(píng)估板的延時(shí)為2.933ns，非常接近于預(yù)期值。

總結(jié)

以上分析表明利用TDR測(cè)量傳輸延時(shí)具有以下優(yōu)勢(shì)：

傳輸延時(shí)測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確。
無(wú)需有源探頭(避免由此引入的誤差)。
簡(jiǎn)單技巧可用于絕大多數(shù)傳輸測(cè)量。
阻抗測(cè)量保證正確的連接器和PCB引線阻抗。
利用TDR信號(hào)能夠分析信號(hào)通路的附加電容和電感，必要時(shí)可作為重新設(shè)計(jì)的反饋信息。
簡(jiǎn)化模型和仿真工具確保獲得正確結(jié)果，并可驗(yàn)證測(cè)量配置。
采用良好的測(cè)試方法測(cè)量關(guān)鍵指標(biāo)。

隨著信號(hào)速率的提高，時(shí)序測(cè)量的誤差和錯(cuò)誤會(huì)造成不正確的電路規(guī)劃、器件選擇及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。高速測(cè)量中保持良好的方法能夠避免亡羊補(bǔ)牢造成的損失。本文著重強(qiáng)調(diào)了這些良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣。