時域反射儀操作規(guī)范.

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

2、所得的結果就是實際的結果時域反射儀量測的范圍： 1. Impedance:它只采用TDR的模式有三種量測方式:1)differential mode 2)common mode 3)single ended mode 這三種方式針對不同的線材而設置的 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方式：1)differential mode 2)single ended mode 也是針對不同的線材而設置的 3. intra-pair-skew:它也是兩種模式都采用的4.Inter-pair skew:它是各對間的差分合成延遲差，一根線中所有的對線測得的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程串音它們的量測步驟是一樣的，只是接線的位置有點不同，近端串音兩對線都接在近端，遠程串音一對線接在近端，一對線接在遠程6.Risetime:它采用的是TDT&TDR的模式7.Eye Patten:目前使用之機型為HP 8133A,最高可設定3GHz的脈波頻率,藉由脈波產(chǎn)生器,產(chǎn)生的信號,透過待測線傳輸,可直接由TDR儀器接收,如此可迅速判斷出待測線”1”或”0”的信號,以檢驗待測線的傳輸失誤比例.此功能亦可量測實 體層參數(shù)的

4、特性(如Period, Frequency, Rise time, Fall time, High level, Low level,Jitter, Crosstalk, Noise.etc)1.2 關于特性阻抗由于“計算機與通信”(Computer andCommunication， 簡稱C&C)整機系統(tǒng)之性能（Performance）日益增強，如：系統(tǒng)之時鐘速率（Clock Rate:指計算機中的“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。交換時間switching time (亦稱Rise Time，指某脈沖訊號之參考電壓值，某瞬間爬升到最大電壓值所需的時間)極度

5、壓縮，使得形成脈沖(Plase)訊號的時間逗短，頻率增大由上述二者所構成之過度時間Transition Time也隨之縮短加快為了配合此等目標起見，全機系統(tǒng)中之各項零件必須提高功率，增加頻寬，也即多加I/O(進出埠)及擴增“互連”（Interconnects）之點數(shù)與線路，以完成大量訊號(Signal)的同步快速交換為了提升電子機器的質(zhì)量，此時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“導線”、“絕緣介質(zhì)”，及地線組成，用以傳播(Pr

6、opagate)高頻訊號(Signal)或電磁波(Electromegnetic Wave)的“線路系統(tǒng)”(Circuitry).其訊號線中阻抗值的起伏差異須加以控制，而令各電子訊號或狹窄的脈沖電訊(Narrow Pulse Electrical Signal)等得以正確進行“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)中流動時，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”（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)

7、值則另稱為“導納”(Admittance)為了對兩者有所區(qū)別起見，有時特將前者稱為“奧姆電阻”（Obmic Resistance）.但在電子機器傳輸線的訊號線中，其“高頻訊號”或“電磁波”傳播時所遭遇的阻力，則另稱為“特性阻抗”（Characteristic Impedance；Zo），有時也簡稱為“阻抗”，仍以奧姆為單位電路板上若裝有高頻高速之零件時；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，將會導致零件所輸出訊號(Signal)中的一部份，自傳輸線末端發(fā)生“線路振蕩”

8、（Line Ringing）反彈回來，而對零件產(chǎn)生“錯誤觸發(fā)”（False Triggering）的訊號，除了這種訊號反彈(Reflection)之外，還會另外造成失真（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)要達到60±10%尚稱容易，但要到75±5%甚至100±5%時，則較為困難一旦板面裝有較高“輸入阻抗值”及高頻零件時，則板面的傳輸線也必須要提高阻抗值以達到匹配的目的也就是應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)將可使訊號線中的阻抗值增大2)增加傳輸線系統(tǒng)

9、中“訊號線”與“接地”之間的介質(zhì)厚度(H)，也可增加訊號線的阻抗3)縮小訊號線的線寬(W)，降低其截面積，將使訊號傳播時的特性阻抗值增大4)減薄訊號線的厚度(T)也可提高其阻抗值，但效果不如以上三點來得顯著從以上可知，若欲提高特性阻抗值zo時，要從降r、精細w ,及加厚H三個方向上著手從此三種途徑看來，在今日薄板的趨勢下，恐怕只有從：“細線”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 75±10% 或75±5%),以避免傳播中的訊號遭到衰減（Attenuation）與其波形的損失因而“阻

10、抗控制”之目的，就是要將多層板訊號線在高頻工作中的阻抗值，控制在某一奧姆數(shù)值范圍內(nèi)的意思2 用TDR量測Impedance、Delay2.1延遲的意義延遲(VR，Delay)是指固定頻率下訊號波經(jīng)過固定長度線材所需之時間。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構影響，而有一高頻信號的阻值，因TDR所使用的量測方法屬于時域，因此所讀之阻抗值為Cable Assembly整條線之某特點反應出來之特性阻抗。2.3使用TDR量測2.3.1 Differential方式的量測1.TDR基本設定1)Delay的TDR模式的設定和Impedanc

11、e的設定是一樣的.測線時經(jīng)常二者都需要量測，所以我們經(jīng)常將二者同時測.但是要先設定Delay的參數(shù),再設定Impedance的參數(shù).2)在所有的量測項目當中，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的量測當中，基本設定是一樣的如：TDR回復原始狀態(tài)；選定量測方法；設定Time base，取樣點數(shù)；將波形連成一線.A. 首先戴上靜電環(huán)，因為differential測量的是對絞線，所以要選擇兩根信號線，那么選擇Channel3和Channel4待測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，剝的太多會影響電氣性能B.

12、 TDR回復原始狀態(tài)，如圖TDR/TDTModeDefaultsetupC. 設定量測方法,我們這里設為Differential，如圖TDR/TDTSetupCloseDifferential D. 設定Delay from trigger及Timebase Scale，主要是讓治具遠程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

13、正A. 進行儀器內(nèi)部校正Perfom Reference Plane Calibration for CH.3 and CH.4DifferentialNormalization此時屏幕出現(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此時屏幕出現(xiàn) “connect a 50 ohm load to channel 4 “ 訊息Cont

14、inue連接 50 load kit 連接到 channel 1/4的端口上此時屏幕出現(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)部校準完成,每次開機前必須先進行內(nèi)部校準，再進行儀器的其它操作）B進行儀器外內(nèi)部校正此時屏幕出現(xiàn) “connect short to channel 3 at reference lane “ 訊息Continue連接 short kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線此時屏幕

15、出現(xiàn) “connect 50 to channel 3 at reference plane “ 訊息Continue連接 50 load kit 連接到 channel 1/3 的同軸在線此時屏幕出現(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.

16、3和CH.4的同軸線連接治具：如圖波形前方兩個波形的重合線，如果不重合也就是說有間隙，那么就說明波形有飄移C. 關閉不用的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信號已關閉；燈亮表示信號打開D. Differential模式,打開訊號.如圖Response DifferentialManualE. 設定Response 3 的ScaleResponseVerticalmanualY Scale200 milliY offset400 milliCloseF. 設定參數(shù)Delay的量測是接上待測線前

17、后兩個波形的上升沿、下降沿或任意點之間的差值此處設為上升沿Configgure MeasMeasureDelta Time DefinitionFirst edge RisingSecond edgeRisingDoneG. 儲存Response 3的圖形此處的圖形是沒有接任何待測物或其它器具的情況下的標準波形Waveform SaveFileInternal format(*.wfm)Save(存儲文件名)Open選擇存儲的文件名OpenenFileOKStar srcMemory 1TimeStop srcResponse 3 H. marker的設定,設定在所需的兩點上,如2ns 5ns

18、.MarkersOKOK× Position5 nsresponse 3 response 3 + Position2 nsI. 檢查校正值是否正常 在信號線的兩端分別接上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；不能達到100的原因是因為電對儀器的影響使波形有所飄移，此時可以量測，如果想回復到100，必須做內(nèi)部校正 如果出現(xiàn)的波形不夠直，有彎曲，說明這根線的那個地方的絕緣層受到損傷有坑洼或纏繞遮蔽不好設定完后在屏幕右下方便會出現(xiàn) 2ns 5ns 兩點的differential阻抗值.左下方有一數(shù)值，即

19、為TDR模式的Delay，而Inter-pair skew是各對間的差分合成延遲差，所以所有的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為接線點的影響3. Common方式的量測1. 如果你稍加注意，你會覺得Common Mode和Differential Mode的設置有很多相同的步驟，掌握了Differential Mode的量測，Common Mode的學習將會很容易A. 戴上靜電環(huán)，選擇Channel3和Channel4兩根同軸線測量Delay不用Common Mode方式，所以這里沒有測量Delay的設置B.

20、設定TDR回復原始狀態(tài)DefaultsetupTDR/TDTModeC. 設定量測方法為Common TDR/TDTSetupRight ModulecommonModuleCloseD. 設定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. 進行校正NormalizationDifferentialPerfom Reference Plane Calibration f

21、or CH.3 and CH.4Continue此時屏幕出現(xiàn) “connect short 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此時屏幕出現(xiàn) “connect short to channel 4 at the reference plane “ 訊息連接 sh

22、ort kit 連接到 channel 2/4 的同軸在線 Continue此時屏幕出現(xiàn) “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信號已關閉；燈亮表示信號打開 C. Common模式,打開訊號.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的校正標準值為25，如果你校

23、正出來的值與此相差太多（0.2）必須重新校正E. marker的設定,設定在所需的兩點上,如2ns 5ns.OKresponse 3 OKresponse 3 × Position5 ns+ Position2 ns4. Single Ended方式的量測1. Single Ended的量測步驟與前面兩個模式有所區(qū)別，請注意異同點A. 戴上靜電環(huán)，此種方法是針對同軸線的，只需要一根信號線，選擇Channel3即可B. 設定TDR回復原始狀態(tài)DefaultsetupTDR/TDTModeC. 設定量測模式為 Single EndedTDR/TDTSetupCH 3OnlyCloseD.

24、 設定Timebase Position及Timebase ScaleX ps/div(註)ScaleSETUPTime 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.進行校正NormalizationSingle-Endled TDRNomalize Response 3此時屏幕左上方會出現(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

25、線此時屏幕左上方出現(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3B. 關閉不用的channel 燈滅(註) *注:直接按數(shù)字3，燈滅表示CH3，信號已關閉；燈亮表示信號打開C. 檢查校正值是否正常 接上50的Load，Single Ended Mode的校正標準值為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.儲存Response 3的圖形Waveform SaveFileInternal format(*.wfm)Save(存儲文

26、件名)OpenenOpen選擇存儲的文件名FileStar srcMemory 1OKTimeStop srcResponse 3 E. marker的設定,設定在所需的兩點上,如2ns 5ns.OKresponse 3Markers response 3OK× Position5 ns+ Position2 ns 5. Intra-Pair-Skew的量測Intra-Pair-Skew的量測，共有兩種量測法。分別是TDR模式量測與TDT模式量測。5.1 延遲差的意義量測延遲差(Skew)的意義在于確保D+及D-端不同的訊號，到達接收端的時間差在一定范圍內(nèi)。5.2 使用TDR模式量測

27、A.設定TDR回復原始狀態(tài)以下操作為預設TDR，將TDR設定回復原始狀態(tài)。DefaultsetupTDR/TDTModeB.設定量測模式為Differential以下操作為TDR Differential 設定。TDR/TDTSetup4CloseDifferentialC. 設定Timebase Position及Timebase ScaleCH3,CH4 接上治具500 ps/divScaleSETUPTime base46 nsDelay from triggerD. 設定參數(shù)Skew的量測是接上待測線前后兩個波形的上升沿、下降沿或任意點之間的差值Configgure MeasFirst edge RisingDelta Time DefinitionMeasureSecond edge FallingE. 設定CH3，CH42通道的信號值Source 2Channel 4Star