时域反射仪操作规范

1、吴江奇才电子科技有限公司作业标准文件文件编号III-PB-14版 次A/0仪器操作规范生效日期2011-5-27页 次Page 21 of 211. 时域反射仪量测的范围1.1 时域反射仪量测的范围时域反射仪量测量测的项目和网络分析仪的量测项目有很多相同之处但就像前面时域反射仪量测原理里说的一样，它们所用的方法不同，对我们来说意义也就不同时域反射仪量测有两种模式：一为TDR模式，一为TDT模式TDR采用的是反射模式，信号从一端发射出去再反射回来，而时域反射仪量测的结果是以时间为单位的，所以得出的结果也都必须除以2，才能得出实际的结果；TDT采用的是传输模式，信号从一端发射出去从另一端接收回来，

2、所得的结果就是实际的结果时域反射仪量测的范围： 1. Impedance:它只采用TDR的模式有三种量测方式:1)differential mode 2)common mode 3)single ended mode 这三种方式针对不同的线材而设置的 2. Delay: 它可以采用TDR模式，也可以采用TDT模式每一种模式有两种量测方式：1)differential mode 2)single ended mode 也是针对不同的线材而设置的 3. intra-pair-skew:它也是两种模式都采用的4.Inter-pair skew:它是各对间的差分合成延迟差，一根线中所有的对线测得的De

3、lay 值中最快的Delay和最慢的Delay的差就是这条线的Inter-pair skew。5.Crosstalk:它采用的是TDT的模式不过串音分为近端串音和远程串音它们的量测步骤是一样的，只是接线的位置有点不同，近端串音两对线都接在近端，远程串音一对线接在近端，一对线接在远程6.Risetime:它采用的是TDT&TDR的模式7.Eye Patten:目前使用之机型为HP 8133A,最高可设定3GHz的脉波频率,藉由脉波产生器,产生的信号,透过待测线传输,可直接由TDR仪器接收,如此可迅速判断出待测线”1”或”0”的信号,以检验待测线的传输失误比例.此功能亦可量测实 体层参数的特性(如

4、Period, Frequency, Rise time, Fall time, High level, Low level,Jitter, Crosstalk, Noise.etc)1.2 关于特性阻抗由于“计算机与通信”(Computer andCommunication， 简称C&C)整机系统之性能（Performance）日益增强，如：系统之时钟速率（Clock Rate:指计算机中的“位”或“字”由某一内部单位移到另一单位的速率）已迅速加快。交换时间switching time (亦称Rise Time，指某脉冲讯号之参考电压值，某瞬间爬升到最大电压值所需的时间)极度压缩，使得形成脉

5、冲(Plase)讯号的时间逗短，频率增大由上述二者所构成之过度时间Transition Time也随之缩短加快为了配合此等目标起见，全机系统中之各项零件必须提高功率，增加频宽，也即多加I/O(进出埠)及扩增“互连”（Interconnects）之点数与线路，以完成大量讯号(Signal)的同步快速交换为了提升电子机器的质量，此时还须注意降低线路中的“噪声”（Noise）与调适配合各零件的工作速度，因而必须加强电路板线路中的“阻抗控制”，使其“稳定”在某一定奥姆数值之内，以利整体功能的发挥传输线是其中的零件之一所谓“传输线”是指由“导线”、“绝缘介质”，及地线组成，用以传播(Propagate)

6、高频讯号(Signal)或电磁波(Electromegnetic Wave)的“线路系统”(Circuitry).其讯号线中阻抗值的起伏差异须加以控制，而令各电子讯号或狭窄的脉冲电讯(Narrow Pulse Electrical Signal)等得以正确进行“传播”(Propagation);此种用途的“组合线路”谓之“传输线”一般说来，电流在直流线路系统中流动时，其所遭遇的阻力称为“电阻”(Resistance)，所用单位为奥姆(ohm；)，倒数值为“电导”（Conductance）.而在交流电路中所遭遇的阻力，则称为“阻抗”(Impedance；Z)，其单位也是奥姆，倒数值则另称为“导纳

7、”(Admittance)为了对两者有所区别起见，有时特将前者称为“奥姆电阻”（Obmic Resistance）.但在电子机器传输线的讯号线中，其“高频讯号”或“电磁波”传播时所遭遇的阻力，则另称为“特性阻抗”（Characteristic Impedance；Zo），有时也简称为“阻抗”，仍以奥姆为单位电路板上若装有高频高速之零件时；则板面传输线的“特性阻抗”与零件本身有“输出阻抗”（Output Impedance），其两者之间必须要能够匹配(Match)才能顺利发挥传播功能一旦两者不能匹配时，将会导致零件所输出讯号(Signal)中的一部份，自传输线末端发生“线路振荡”（Line Ri

8、nging）反弹回来，而对零件产生“错误触发”（False Triggering）的讯号，除了这种讯号反弹(Reflection)之外，还会另外造成失真（Distortion）、噪声(Crosstalk)，以及传播延误(Delay)等缺失一般多层面的传输线系统要达到6010%尚称容易，但要到755%甚至1005%时，则较为困难一旦板面装有较高“输入阻抗值”及高频零件时，则板面的传输线也必须要提高阻抗值以达到匹配的目的也就是应从板材本身及电路板制程上着手，其方法有：1)降低绝缘板材的“介质常数”(r)将可使讯号线中的阻抗值增大2)增加传输线系统中“讯号线”与“接地”之间的介质厚度(H)，也可增加

9、讯号线的阻抗3)缩小讯号线的线宽(W)，降低其截面积，将使讯号传播时的特性阻抗值增大4)减薄讯号线的厚度(T)也可提高其阻抗值，但效果不如以上三点来得显著从以上可知，若欲提高特性阻抗值zo时，要从降r、精细w ,及加厚H三个方向上着手从此三种途径看来，在今日薄板的趋势下，恐怕只有从：“细线”上着手，比较容易提高其特性阻抗的奥姆值然而整组传输线还须保持其阻抗值Zo的“恒定”（Constant）或稳定（Stable）(例如 7510% 或755%),以避免传播中的讯号遭到衰减（Attenuation）与其波形的损失因而“阻抗控制”之目的，就是要将多层板讯号线在高频工作中的阻抗值，控制在某一奥姆数值

10、范围内的意思2 用TDR量测Impedance、Delay2.1延迟的意义延迟(VR，Delay)是指固定频率下讯号波经过固定长度线材所需之时间。2.2特性阻抗的意义特性阻抗(Characteristic Impedance)是指同轴传输线受其结构影响，而有一高频信号的阻值，因TDR所使用的量测方法属于时域，因此所读之阻抗值为Cable Assembly整条线之某特点反应出来之特性阻抗。2.3使用TDR量测2.3.1 Differential方式的量测1.TDR基本设定1)Delay的TDR模式的设定和Impedance的设定是一样的.测线时经常二者都需要量测，所以我们经常将二者同时测.但是要

11、先设定Delay的参数,再设定Impedance的参数.2)在所有的量测项目当中，只有特性阻抗三种方式和延迟的Single Ended Mode(TDT)需要校正;其它的都不需要校正3)在TDR的量测当中，基本设定是一样的如：TDR回复原始状态；选定量测方法；设定Time base，取样点数；将波形连成一线.A. 首先戴上静电环，因为differential测量的是对绞线，所以要选择两根信号线，那么选择Channel3和Channel4待测线两端剥皮要尽量剥的短一些，只要能让治具挟住就可以了，剥的太多会影响电气性能B. TDR回复原始状态，如图TDR/TDTModeDefaultsetupC.

12、 设定量测方法,我们这里设为Differential，如图TDR/TDTSetupCloseDifferential D. 设定Delay from trigger及Timebase Scale，主要是让治具远程TDR的波形显示在屏幕正中间而且使波形尽量的放大。(以后有此步骤意义相同)Time:500 ps/div Delay:40.027 nsX ns/div(註)ScaleDelay from trigger44 ns注:如线为1m，则scale为1.2ns/div，如为2m 为2.4ns/div，其余类推。2.校正A. 进行仪器内部校正Perfom Reference Plane Cal

13、ibration for CH.3 and CH.4DifferentialNormalization此时屏幕出现 “Differential TDR Calibration ” 讯息Continue仪器CH.3和CH.4端口不接任何物件。 此时屏幕出现 “connect a 50 ohm load to channel 3 “ 讯息連接 50 load kit 連接到 channel 1/3 的端口上Continue此时屏幕出现 “connect a 50 ohm load to channel 4 “ 讯息Continue連接 50 load kit 連接到 channel 1/4的端口上

14、此时屏幕出现 “Module Calibration Disconnect everthing from the right module “ 讯息Continue把连接在CH.3和连接在CH.4的50 load kit去除（TDR内部校准完成,每次开机前必须先进行内部校准，再进行仪器的其它操作）B进行仪器外内部校正此时屏幕出现 “connect short to channel 3 at reference lane “ 讯息Continue连接 short kit 连接到 channel 1/3 的同轴在线此时屏幕出现 “connect 50 to channel 3 at referen

15、ce plane “ 讯息Continue连接 50 load kit 连接到 channel 1/3 的同轴在线此时屏幕出现 “connect short to channel 4 at reference plane “ 讯息Continue连接 short kit 连接到 channel 2/4 的同轴在线此时屏幕出现 “connect 50 to channel 4 at reference plane “ 讯息Continue连接 50 连接到 channel 2/4 的同轴在线然后取出50load 将CH.3和CH.4的同轴线连接治具：如图波形前方两个波形的重合线，如果不重合也就是

16、说有间隙，那么就说明波形有飘移C. 关闭不用的channel，让屏幕上只留下response 3， 看起来更清楚灯灭(註)3灯灭(註)4 *注:直接按数字3，4，灯灭表示CH3，CH4信号已关闭；灯亮表示信号打开D. Differential模式,打开讯号.如图Response DifferentialManualE. 设定Response 3 的ScaleResponseVerticalmanualY Scale200 milliY offset400 milliCloseF. 设定参数Delay的量测是接上待测线前后两个波形的上升沿、下降沿或任意点之间的差值此处设为上升沿Configgur

17、e MeasMeasureDelta Time DefinitionFirst edge RisingSecond edgeRisingDoneG. 储存Response 3的图形此处的图形是没有接任何待测物或其它器具的情况下的标准波形Waveform SaveFileInternal format(*.wfm)Save(存储文件名)Open选择存储的文件名OpenenFileOKStar srcMemory 1TimeStop srcResponse 3 H. marker的设定,设定在所需的两点上,如2ns 5ns.MarkersOKOK Position5 nsresponse 3 re

18、sponse 3 + Position2 nsI. 检查校正值是否正常 在信号线的两端分别接上50的Load，Differential Mode的校正值理论上为100，但一般在97以上，如图，如果相差太大必须重新校正；不能达到100的原因是因为电对仪器的影响使波形有所飘移，此时可以量测，如果想回复到100，必须做内部校正 如果出现的波形不够直，有弯曲，说明这根线的那个地方的绝缘层受到损伤有坑洼或缠绕遮蔽不好设定完后在屏幕右下方便会出现 2ns 5ns 两点的differential阻抗值.左下方有一数值，即为TDR模式的Delay，而Inter-pair skew是各对间的差分合成延迟差，所以

19、所有的Delay 值中最快的Delay和最慢的Delay的差就是这条线的Inter-pair skew。如图這里的突波是因為接線點的影響3. Common方式的量测1. 如果你稍加注意，你会觉得Common Mode和Differential Mode的设置有很多相同的步骤，掌握了Differential Mode的量测，Common Mode的学习将会很容易A. 戴上静电环，选择Channel3和Channel4两根同轴线测量Delay不用Common Mode方式，所以这里没有测量Delay的设置B. 设定TDR回复原始状态DefaultsetupTDR/TDTModeC. 设定量测方法为

20、Common TDR/TDTSetupRight ModulecommonModuleCloseD. 设定Timebase Position及Timebase ScaleSETUPTime baseScale44 nsX ps/div(註)Delay from trigger注:如线为1m，则scale为1.2ns/div，如为2m 为2.4ns/div，其余类推。2.校正A. 进行校正NormalizationDifferentialPerfom Reference Plane Calibration for CH.3 and CH.4Continue此时屏幕出现 “connect shor

21、t to channel 3 at the reference plane “ 讯息连接 short kit 连接到 channel 1/3 的同轴在线 此时屏幕出现 “connect 50 to channel 3 at the reference plane “ 讯息Continue连接 50 load kit 连接到 channel 1/3 的同轴在线 Continue此时屏幕出现 “connect short to channel 4 at the reference plane “ 讯息连接 short kit 连接到 channel 2/4 的同轴在线 Continue此时屏幕出现

22、 “connect 50 to channel 4 at the reference plane “ 讯息连接 50 连接到 channel 2/4 的同轴在线 B. 关闭不用的channel3灯灭(註)4灯灭(註) *注:直接按数字3，4，灯灭表示CH3，CH4信号已关闭；灯亮表示信号打开 C. Common模式,打开讯号.Response 3Number 3commonModuleManualD. 检查校正值是否正常分别在同轴线的末端接上50的Load，Common Mode的校正标准值为25，如果你校正出来的值与此相差太多（0.2）必须重新校正E. marker的设定,设定在所需的两点上

23、,如2ns 5ns.OKresponse 3 OKresponse 3 Position5 ns+ Position2 ns4. Single Ended方式的量测1. Single Ended的量测步骤与前面两个模式有所区别，请注意异同点A. 戴上静电环，此种方法是针对同轴线的，只需要一根信号线，选择Channel3即可B. 设定TDR回复原始状态DefaultsetupTDR/TDTModeC. 设定量测模式为 Single EndedTDR/TDTSetupCH 3OnlyCloseD. 设定Timebase Position及Timebase ScaleX ps/div(註)Scale

24、SETUPTime baseDelay from trigger44 ns注:如线为1m，则scale为1.2ns/div，如为2m 为2.4ns/div，其余类推。2.校正A.进行校正NormalizationSingle-Endled TDRNomalize Response 3此时屏幕左上方会出现“connect short to channel 3 at the reference plane “ 讯息.Continue连接 short kit 连接到 channel 1/3 的同轴在线此时屏幕左上方出现 “connect 50 to channel 3 at the referenc

25、e plane “ 讯息Continue连接 50 load kit 连接到 channel 1/3 的同轴3B. 关闭不用的channel 灯灭(註) *注:直接按数字3，灯灭表示CH3，信号已关闭；灯亮表示信号打开C. 检查校正值是否正常 接上50的Load，Single Ended Mode的校正标准值为50.如果你校正出来的值与此相差太多（0.2）必须重新校正D.储存Response 3的图形Waveform SaveFileInternal format(*.wfm)Save(存储文件名)OpenenOpen选择存储的文件名FileStar srcMemory 1OKTimeStop

26、 srcResponse 3 E. marker的设定,设定在所需的两点上,如2ns 5ns.OKresponse 3Markers response 3OK Position5 ns+ Position2 ns 5. Intra-Pair-Skew的量测Intra-Pair-Skew的量测，共有两种量测法。分别是TDR模式量测与TDT模式量测。5.1 延迟差的意义量测延迟差(Skew)的意义在于确保D+及D-端不同的讯号，到达接收端的时间差在一定范围内。5.2 使用TDR模式量测A.设定TDR回复原始状态以下操作为预设TDR，将TDR设定回复原始状态。DefaultsetupTDR/TDTM

27、odeB.设定量测模式为Differential以下操作为TDR Differential 设定。TDR/TDTSetup4CloseDifferentialC. 设定Timebase Position及Timebase ScaleCH3,CH4 接上治具500 ps/divScaleSETUPTime base46 nsDelay from triggerD. 设定参数Skew的量测是接上待测线前后两个波形的上升沿、下降沿或任意点之间的差值Configgure MeasFirst edge RisingDelta Time DefinitionMeasureSecond edge FallingE. 设定CH3，CH42通道的信号值Source 2Chann