時(shí)域反射儀操作規(guī)范

1、吳江奇才電子科技有限公司作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件文件編號(hào)III-PB-14版 次A/0儀器操作規(guī)范生效日期2011-5-27頁(yè) 次Page 21 of 211. 時(shí)域反射儀量測(cè)的范圍1.1 時(shí)域反射儀量測(cè)的范圍時(shí)域反射儀量測(cè)量測(cè)的項(xiàng)目和網(wǎng)絡(luò)分析儀的量測(cè)項(xiàng)目有很多相同之處但就像前面時(shí)域反射儀量測(cè)原理里說的一樣，它們所用的方法不同，對(duì)我們來說意義也就不同時(shí)域反射儀量測(cè)有兩種模式：一為TDR模式，一為TDT模式TDR采用的是反射模式，信號(hào)從一端發(fā)射出去再反射回來，而時(shí)域反射儀量測(cè)的結(jié)果是以時(shí)間為單位的，所以得出的結(jié)果也都必須除以2，才能得出實(shí)際的結(jié)果；TDT采用的是傳輸模式，信號(hào)從一端發(fā)射出去從另一端接收回來，

2、所得的結(jié)果就是實(shí)際的結(jié)果時(shí)域反射儀量測(cè)的范圍： 1. Impedance:它只采用TDR的模式有三種量測(cè)方式:1)differential mode 2)common mode 3)single ended mode 這三種方式針對(duì)不同的線材而設(shè)置的 2. Delay: 它可以采用TDR模式，也可以采用TDT模式每一種模式有兩種量測(cè)方式：1)differential mode 2)single ended mode 也是針對(duì)不同的線材而設(shè)置的 3. intra-pair-skew:它也是兩種模式都采用的4.Inter-pair skew:它是各對(duì)間的差分合成延遲差，一根線中所有的對(duì)線測(cè)得的De

3、lay 值中最快的Delay和最慢的Delay的差就是這條線的Inter-pair skew。5.Crosstalk:它采用的是TDT的模式不過串音分為近端串音和遠(yuǎn)程串音它們的量測(cè)步驟是一樣的，只是接線的位置有點(diǎn)不同，近端串音兩對(duì)線都接在近端，遠(yuǎn)程串音一對(duì)線接在近端，一對(duì)線接在遠(yuǎn)程6.Risetime:它采用的是TDT&TDR的模式7.Eye Patten:目前使用之機(jī)型為HP 8133A,最高可設(shè)定3GHz的脈波頻率,藉由脈波產(chǎn)生器,產(chǎn)生的信號(hào),透過待測(cè)線傳輸,可直接由TDR儀器接收,如此可迅速判斷出待測(cè)線”1”或”0”的信號(hào),以檢驗(yàn)待測(cè)線的傳輸失誤比例.此功能亦可量測(cè)實(shí) 體層參數(shù)的特性(如

4、Period, Frequency, Rise time, Fall time, High level, Low level,Jitter, Crosstalk, Noise.etc)1.2 關(guān)于特性阻抗由于“計(jì)算機(jī)與通信”(Computer andCommunication， 簡(jiǎn)稱C&C)整機(jī)系統(tǒng)之性能（Performance）日益增強(qiáng)，如：系統(tǒng)之時(shí)鐘速率（Clock Rate:指計(jì)算機(jī)中的“位”或“字”由某一內(nèi)部單位移到另一單位的速率）已迅速加快。交換時(shí)間switching time (亦稱Rise Time，指某脈沖訊號(hào)之參考電壓值，某瞬間爬升到最大電壓值所需的時(shí)間)極度壓縮，使得形成脈

5、沖(Plase)訊號(hào)的時(shí)間逗短，頻率增大由上述二者所構(gòu)成之過度時(shí)間Transition Time也隨之縮短加快為了配合此等目標(biāo)起見，全機(jī)系統(tǒng)中之各項(xiàng)零件必須提高功率，增加頻寬，也即多加I/O(進(jìn)出埠)及擴(kuò)增“互連”（Interconnects）之點(diǎn)數(shù)與線路，以完成大量訊號(hào)(Signal)的同步快速交換為了提升電子機(jī)器的質(zhì)量，此時(shí)還須注意降低線路中的“噪聲”（Noise）與調(diào)適配合各零件的工作速度，因而必須加強(qiáng)電路板線路中的“阻抗控制”，使其“穩(wěn)定”在某一定奧姆數(shù)值之內(nèi)，以利整體功能的發(fā)揮傳輸線是其中的零件之一所謂“傳輸線”是指由“導(dǎo)線”、“絕緣介質(zhì)”，及地線組成，用以傳播(Propagate)

6、高頻訊號(hào)(Signal)或電磁波(Electromegnetic Wave)的“線路系統(tǒng)”(Circuitry).其訊號(hào)線中阻抗值的起伏差異須加以控制，而令各電子訊號(hào)或狹窄的脈沖電訊(Narrow Pulse Electrical Signal)等得以正確進(jìn)行“傳播”(Propagation);此種用途的“組合線路”謂之“傳輸線”一般說來，電流在直流線路系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)，其所遭遇的阻力稱為“電阻”(Resistance)，所用單位為奧姆(ohm；)，倒數(shù)值為“電導(dǎo)”（Conductance）.而在交流電路中所遭遇的阻力，則稱為“阻抗”(Impedance；Z)，其單位也是奧姆，倒數(shù)值則另稱為“導(dǎo)納

7、”(Admittance)為了對(duì)兩者有所區(qū)別起見，有時(shí)特將前者稱為“奧姆電阻”（Obmic Resistance）.但在電子機(jī)器傳輸線的訊號(hào)線中，其“高頻訊號(hào)”或“電磁波”傳播時(shí)所遭遇的阻力，則另稱為“特性阻抗”（Characteristic Impedance；Zo），有時(shí)也簡(jiǎn)稱為“阻抗”，仍以?shī)W姆為單位電路板上若裝有高頻高速之零件時(shí)；則板面?zhèn)鬏斁€的“特性阻抗”與零件本身有“輸出阻抗”（Output Impedance），其兩者之間必須要能夠匹配(Match)才能順利發(fā)揮傳播功能一旦兩者不能匹配時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致零件所輸出訊號(hào)(Signal)中的一部份，自傳輸線末端發(fā)生“線路振蕩”（Line Ri

8、nging）反彈回來，而對(duì)零件產(chǎn)生“錯(cuò)誤觸發(fā)”（False Triggering）的訊號(hào)，除了這種訊號(hào)反彈(Reflection)之外，還會(huì)另外造成失真（Distortion）、噪聲(Crosstalk)，以及傳播延誤(Delay)等缺失一般多層面的傳輸線系統(tǒng)要達(dá)到6010%尚稱容易，但要到755%甚至1005%時(shí)，則較為困難一旦板面裝有較高“輸入阻抗值”及高頻零件時(shí)，則板面的傳輸線也必須要提高阻抗值以達(dá)到匹配的目的也就是應(yīng)從板材本身及電路板制程上著手，其方法有：1)降低絕緣板材的“介質(zhì)常數(shù)”(r)將可使訊號(hào)線中的阻抗值增大2)增加傳輸線系統(tǒng)中“訊號(hào)線”與“接地”之間的介質(zhì)厚度(H)，也可增加

9、訊號(hào)線的阻抗3)縮小訊號(hào)線的線寬(W)，降低其截面積，將使訊號(hào)傳播時(shí)的特性阻抗值增大4)減薄訊號(hào)線的厚度(T)也可提高其阻抗值，但效果不如以上三點(diǎn)來得顯著從以上可知，若欲提高特性阻抗值z(mì)o時(shí)，要從降r、精細(xì)w ,及加厚H三個(gè)方向上著手從此三種途徑看來，在今日薄板的趨勢(shì)下，恐怕只有從：“細(xì)線”上著手，比較容易提高其特性阻抗的奧姆值然而整組傳輸線還須保持其阻抗值Zo的“恒定”（Constant）或穩(wěn)定（Stable）(例如 7510% 或755%),以避免傳播中的訊號(hào)遭到衰減（Attenuation）與其波形的損失因而“阻抗控制”之目的，就是要將多層板訊號(hào)線在高頻工作中的阻抗值，控制在某一奧姆數(shù)值

10、范圍內(nèi)的意思2 用TDR量測(cè)Impedance、Delay2.1延遲的意義延遲(VR，Delay)是指固定頻率下訊號(hào)波經(jīng)過固定長(zhǎng)度線材所需之時(shí)間。2.2特性阻抗的意義特性阻抗(Characteristic Impedance)是指同軸傳輸線受其結(jié)構(gòu)影響，而有一高頻信號(hào)的阻值，因TDR所使用的量測(cè)方法屬于時(shí)域，因此所讀之阻抗值為Cable Assembly整條線之某特點(diǎn)反應(yīng)出來之特性阻抗。2.3使用TDR量測(cè)2.3.1 Differential方式的量測(cè)1.TDR基本設(shè)定1)Delay的TDR模式的設(shè)定和Impedance的設(shè)定是一樣的.測(cè)線時(shí)經(jīng)常二者都需要量測(cè)，所以我們經(jīng)常將二者同時(shí)測(cè).但是要

11、先設(shè)定Delay的參數(shù),再設(shè)定Impedance的參數(shù).2)在所有的量測(cè)項(xiàng)目當(dāng)中，只有特性阻抗三種方式和延遲的Single Ended Mode(TDT)需要校正;其它的都不需要校正3)在TDR的量測(cè)當(dāng)中，基本設(shè)定是一樣的如：TDR回復(fù)原始狀態(tài)；選定量測(cè)方法；設(shè)定Time base，取樣點(diǎn)數(shù)；將波形連成一線.A. 首先戴上靜電環(huán)，因?yàn)閐ifferential測(cè)量的是對(duì)絞線，所以要選擇兩根信號(hào)線，那么選擇Channel3和Channel4待測(cè)線兩端剝皮要盡量剝的短一些，只要能讓治具挾住就可以了，剝的太多會(huì)影響電氣性能B. TDR回復(fù)原始狀態(tài)，如圖TDR/TDTModeDefaultsetupC.

12、 設(shè)定量測(cè)方法,我們這里設(shè)為Differential，如圖TDR/TDTSetupCloseDifferential D. 設(shè)定Delay from trigger及Timebase Scale，主要是讓治具遠(yuǎn)程TDR的波形顯示在屏幕正中間而且使波形盡量的放大。(以后有此步驟意義相同)Time:500 ps/div Delay:40.027 nsX ns/div(註)ScaleDelay from trigger44 ns注:如線為1m，則scale為1.2ns/div，如為2m 為2.4ns/div，其余類推。2.校正A. 進(jìn)行儀器內(nèi)部校正Perfom Reference Plane Cal

13、ibration for CH.3 and CH.4DifferentialNormalization此時(shí)屏幕出現(xiàn) “Differential TDR Calibration ” 訊息Continue儀器CH.3和CH.4端口不接任何物件。 此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect a 50 ohm load to channel 3 “ 訊息連接 50 load kit 連接到 channel 1/3 的端口上Continue此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect a 50 ohm load to channel 4 “ 訊息Continue連接 50 load kit 連接到 channel 1/4的端口上

14、此時(shí)屏幕出現(xiàn) “Module Calibration Disconnect everthing from the right module “ 訊息Continue把連接在CH.3和連接在CH.4的50 load kit去除（TDR內(nèi)部校準(zhǔn)完成,每次開機(jī)前必須先進(jìn)行內(nèi)部校準(zhǔn)，再進(jìn)行儀器的其它操作）B進(jìn)行儀器外內(nèi)部校正此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect short to channel 3 at reference lane “ 訊息Continue連接 short kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect 50 to channel 3 at referen

15、ce plane “ 訊息Continue連接 50 load kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect short to channel 4 at reference plane “ 訊息Continue連接 short kit 連接到 channel 2/4 的同軸在線此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect 50 to channel 4 at reference plane “ 訊息Continue連接 50 連接到 channel 2/4 的同軸在線然后取出50load 將CH.3和CH.4的同軸線連接治具：如圖波形前方兩個(gè)波形的重合線，如果不重合也就是

16、說有間隙，那么就說明波形有飄移C. 關(guān)閉不用的channel，讓屏幕上只留下response 3， 看起來更清楚燈滅(註)3燈滅(註)4 *注:直接按數(shù)字3，4，燈滅表示CH3，CH4信號(hào)已關(guān)閉；燈亮表示信號(hào)打開D. Differential模式,打開訊號(hào).如圖Response DifferentialManualE. 設(shè)定Response 3 的ScaleResponseVerticalmanualY Scale200 milliY offset400 milliCloseF. 設(shè)定參數(shù)Delay的量測(cè)是接上待測(cè)線前后兩個(gè)波形的上升沿、下降沿或任意點(diǎn)之間的差值此處設(shè)為上升沿Configgur

17、e MeasMeasureDelta Time DefinitionFirst edge RisingSecond edgeRisingDoneG. 儲(chǔ)存Response 3的圖形此處的圖形是沒有接任何待測(cè)物或其它器具的情況下的標(biāo)準(zhǔn)波形Waveform SaveFileInternal format(*.wfm)Save(存儲(chǔ)文件名)Open選擇存儲(chǔ)的文件名OpenenFileOKStar srcMemory 1TimeStop srcResponse 3 H. marker的設(shè)定,設(shè)定在所需的兩點(diǎn)上,如2ns 5ns.MarkersOKOK Position5 nsresponse 3 re

18、sponse 3 + Position2 nsI. 檢查校正值是否正常 在信號(hào)線的兩端分別接上50的Load，Differential Mode的校正值理論上為100，但一般在97以上，如圖，如果相差太大必須重新校正；不能達(dá)到100的原因是因?yàn)殡妼?duì)儀器的影響使波形有所飄移，此時(shí)可以量測(cè)，如果想回復(fù)到100，必須做內(nèi)部校正 如果出現(xiàn)的波形不夠直，有彎曲，說明這根線的那個(gè)地方的絕緣層受到損傷有坑洼或纏繞遮蔽不好設(shè)定完后在屏幕右下方便會(huì)出現(xiàn) 2ns 5ns 兩點(diǎn)的differential阻抗值.左下方有一數(shù)值，即為TDR模式的Delay，而Inter-pair skew是各對(duì)間的差分合成延遲差，所以

19、所有的Delay 值中最快的Delay和最慢的Delay的差就是這條線的Inter-pair skew。如圖這里的突波是因?yàn)榻泳€點(diǎn)的影響3. Common方式的量測(cè)1. 如果你稍加注意，你會(huì)覺得Common Mode和Differential Mode的設(shè)置有很多相同的步驟，掌握了Differential Mode的量測(cè)，Common Mode的學(xué)習(xí)將會(huì)很容易A. 戴上靜電環(huán)，選擇Channel3和Channel4兩根同軸線測(cè)量Delay不用Common Mode方式，所以這里沒有測(cè)量Delay的設(shè)置B. 設(shè)定TDR回復(fù)原始狀態(tài)DefaultsetupTDR/TDTModeC. 設(shè)定量測(cè)方法為

20、Common TDR/TDTSetupRight ModulecommonModuleCloseD. 設(shè)定Timebase Position及Timebase ScaleSETUPTime baseScale44 nsX ps/div(註)Delay from trigger注:如線為1m，則scale為1.2ns/div，如為2m 為2.4ns/div，其余類推。2.校正A. 進(jìn)行校正NormalizationDifferentialPerfom Reference Plane Calibration for CH.3 and CH.4Continue此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect shor

21、t to channel 3 at the reference plane “ 訊息連接 short kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線 此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect 50 to channel 3 at the reference plane “ 訊息Continue連接 50 load kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線 Continue此時(shí)屏幕出現(xiàn) “connect short to channel 4 at the reference plane “ 訊息連接 short kit 連接到 channel 2/4 的同軸在線 Continue此時(shí)屏幕出現(xiàn)

22、 “connect 50 to channel 4 at the reference plane “ 訊息連接 50 連接到 channel 2/4 的同軸在線 B. 關(guān)閉不用的channel3燈滅(註)4燈滅(註) *注:直接按數(shù)字3，4，燈滅表示CH3，CH4信號(hào)已關(guān)閉；燈亮表示信號(hào)打開 C. Common模式,打開訊號(hào).Response 3Number 3commonModuleManualD. 檢查校正值是否正常分別在同軸線的末端接上50的Load，Common Mode的校正標(biāo)準(zhǔn)值為25，如果你校正出來的值與此相差太多（0.2）必須重新校正E. marker的設(shè)定,設(shè)定在所需的兩點(diǎn)上

23、,如2ns 5ns.OKresponse 3 OKresponse 3 Position5 ns+ Position2 ns4. Single Ended方式的量測(cè)1. Single Ended的量測(cè)步驟與前面兩個(gè)模式有所區(qū)別，請(qǐng)注意異同點(diǎn)A. 戴上靜電環(huán)，此種方法是針對(duì)同軸線的，只需要一根信號(hào)線，選擇Channel3即可B. 設(shè)定TDR回復(fù)原始狀態(tài)DefaultsetupTDR/TDTModeC. 設(shè)定量測(cè)模式為 Single EndedTDR/TDTSetupCH 3OnlyCloseD. 設(shè)定Timebase Position及Timebase ScaleX ps/div(註)Scale

24、SETUPTime baseDelay from trigger44 ns注:如線為1m，則scale為1.2ns/div，如為2m 為2.4ns/div，其余類推。2.校正A.進(jìn)行校正NormalizationSingle-Endled TDRNomalize Response 3此時(shí)屏幕左上方會(huì)出現(xiàn)“connect short to channel 3 at the reference plane “ 訊息.Continue連接 short kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線此時(shí)屏幕左上方出現(xiàn) “connect 50 to channel 3 at the referenc

25、e plane “ 訊息Continue連接 50 load kit 連接到 channel 1/3 的同軸3B. 關(guān)閉不用的channel 燈滅(註) *注:直接按數(shù)字3，燈滅表示CH3，信號(hào)已關(guān)閉；燈亮表示信號(hào)打開C. 檢查校正值是否正常 接上50的Load，Single Ended Mode的校正標(biāo)準(zhǔn)值為50.如果你校正出來的值與此相差太多（0.2）必須重新校正D.儲(chǔ)存Response 3的圖形Waveform SaveFileInternal format(*.wfm)Save(存儲(chǔ)文件名)OpenenOpen選擇存儲(chǔ)的文件名FileStar srcMemory 1OKTimeStop

26、 srcResponse 3 E. marker的設(shè)定,設(shè)定在所需的兩點(diǎn)上,如2ns 5ns.OKresponse 3Markers response 3OK Position5 ns+ Position2 ns 5. Intra-Pair-Skew的量測(cè)Intra-Pair-Skew的量測(cè)，共有兩種量測(cè)法。分別是TDR模式量測(cè)與TDT模式量測(cè)。5.1 延遲差的意義量測(cè)延遲差(Skew)的意義在于確保D+及D-端不同的訊號(hào)，到達(dá)接收端的時(shí)間差在一定范圍內(nèi)。5.2 使用TDR模式量測(cè)A.設(shè)定TDR回復(fù)原始狀態(tài)以下操作為預(yù)設(shè)TDR，將TDR設(shè)定回復(fù)原始狀態(tài)。DefaultsetupTDR/TDTM

27、odeB.設(shè)定量測(cè)模式為Differential以下操作為TDR Differential 設(shè)定。TDR/TDTSetup4CloseDifferentialC. 設(shè)定Timebase Position及Timebase ScaleCH3,CH4 接上治具500 ps/divScaleSETUPTime base46 nsDelay from triggerD. 設(shè)定參數(shù)Skew的量測(cè)是接上待測(cè)線前后兩個(gè)波形的上升沿、下降沿或任意點(diǎn)之間的差值Configgure MeasFirst edge RisingDelta Time DefinitionMeasureSecond edge FallingE. 設(shè)定CH3，CH42通道的信號(hào)值Source 2Chann