高速PCB设计中真差分TDR测试的方法原理及特点
0 2022-09-26

一、引言

为了提高传输速率和传输距离,行业和通信行业越来越多的采用高速串行总线。在芯片之间、板卡之间、背板和业务板之间实现高速互联。这些高速串行总线的速率从以往2.0、LVDS以及FireWire1394的几百Mbps到今天的PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2 、XAUI/2XAUI、XFI的几个Gbps乃至10Gbps。计算机以及通信行业的客户对差分走线的控制要求越来越高。这使商以及高速人员所面临的前所未有的挑战。

二、IPC-TM-650手册以及PCB特征背景

IPC-TM-650手册是一套非常全面的PCB行业测试规范,从PCB的特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等各方面给出了非常详尽的测试方法以及测试要求。其中PCB板电气特性要求在第2.5节中描述,而其中的2.5.5.7a,则全面的介绍了PCB特征阻抗测试方法和对相应的测试仪器要求,重点包括单端走线和差分走线的阻抗测试。

三、TDR的基本原理及IPC-TM-650对TDR设备的基本要求

3.1 TDR的基本原理

图1是一个阶跃信号在传输线(如PCB的走线)上传输时的示意图。而传输线是通过电介质与GND分隔的,就像无数个微小的的并联。电信号到达某个位置时,就会令该位置上的电压产生变化,就像是给电容充电。因此,传输线在此位置上是有对地的回路的,因此就有阻抗的存在。但是该阻抗只有阶跃信号自身才能“感觉到”,这就是我们所说的特征阻抗。

当传输线上出现阻抗不连续的现象时,在阻抗变化的地方阶跃信号就会产生反射的现象,如果将反射信号进行取样并显示在的屏幕上,就会得出如图2所示的波形,从波形中我们可以看出一条被测试的传输线在不同位置上的阻抗变化。同时我们可以比较图2中的两个波形。这是使用两台分辨率不同的TDR设备在测试同一条传输线时获得的测试结果。对于传输线阻抗变化的反映一个明显而另一个不明显。TDR设备感知传输线阻抗不连续的分辨率取决于TDR设备所发出的阶跃信号上升时间的快慢,上升时间快所获得的分辨率就高。而TDR设备的上升时间往往和测试系统的带宽紧密相关,带宽高的测试系统有更快的上升时间。

从另外一个角度来考虑,TDR设备的系统带宽限制了TDR测试的分辨率。在IPC-TM-650测试手册中对TDR设备的上升时间是按照系统上升时间(tsys)来定义的。当我们要一台TDR设备的系统上升时间时,我们可以短路一台TDR设备的输出,此时可以测出该TDR设备的(tsys)(上升时间以及下降时间)。例如图3的TDR设备的系统上升时间就高达28ps左右。

高速PCB设计中真差分TDR测试的方法原理及特点介绍

高速PCB设计中真差分TDR测试的方法原理及特点介绍

图4是另一台TDR设备的系统上升/下降时间的测试结果,系统的上升/下降时间在38ps~40ps之间。可见不同的TDR设备在系统上升/下降时间上是有很大的区别的,由此带来的就是传输线阻抗测试分辨率的很大不同。

高速PCB设计中真差分TDR测试的方法原理及特点介绍

高速PCB设计中真差分TDR测试的方法原理及特点介绍

系统上升时间和分辨率的关系可以用下列的公式来描述:

Resoluon= (tsys*V)/2,V为电信号在被测试传输线上的传输速率。

为了方便测试者了解TDR测试的分辨率以及PCB板走线的最小测试长度,在IPC-TM-650测试手册的表4-1(图5)中给出了速查数据。

高速PCB设计中真差分TDR测试的方法原理及特点介绍

3.2 IPC-TM-650手册对差分TDR设备的基本要求

IPC-TM-650测试手册是一套非常全面的PCB行业测试规范,从PCB的机械特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等各方面给出了非常详尽的测试方法以及测试要求。在以往的IPC-TM-650手册中,对PCB差分TDR测试的要求较为宽松。手册中允许测试者根据TDR测试设备的情况使用两种不同的方法。

方法一:当测试者拥有差分TDR测试设备时,测试设备同时打出两个幅度相等、方向相反的阶跃脉冲,并通过这对差分信号的相互作用直接测出差分走线的阻抗。

方法二:当测试者没有差分TDR测试设备时,测试设备在差分走线(A线与B线)时,先在A线上打出阶跃信号,测试A阶跃信号在A线上的反射特性记作AA,同时测出A阶跃信号在B线上的感应信号,记录为BA。随后,在B线上打出阶跃信号,测试B阶跃信号在B线上的反射特性记作BB,同时测出B阶跃信号在A线上的感应信号,记录为AB。通过对获得的AA、AB、BB、BA四个数值进行计算可以得出差分走线的阻抗。该方法又叫做“Super-Posion”。

但是在目前最新版本(2004年3月版)的IPC-TM-650手册中,仅仅保留了方法一中的真差分TDR测试描述。而不再有方法二的“伪差分”TDR测试方法的描述

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 模拟
  • 模电
  • 运放
  • 放大
  • AT89S52单片机引脚功能中文资料

    [导读]AT89S52单片机引脚功能介绍

    11-30
  • 数字电视发射机中功率放大器的设计方法

         功率放大器是数字电视发射机中的重要组成部分。通常情况下,数字电视发射机中的信号经COFDM方式调制后输出中频模拟信号,通过上变频送入放大部分。该调制方式包括IFFT(8M)和IFFT(2M)两种模式,分别由6817和1705个载波组成。每个载波之间的频率间隔非常近,所以交调信号很容易落在频带内,引起交调失真。数字电视的发射机较传统类型,在线性度、稳定性等方面有着更高的要求。对发射机中的功...

    11-29
  • 相位噪声基础及测试原理和方法

    L(f)Sφ(f)Sφ(f)φ(t)基于鉴相器法测量相位噪声,使载波降频变换为接近直流,高噪声下,会引起L(f)和Sφ(f)之间显著的差异。 无法区分调幅噪声和相位噪声,灵敏度受仪器固有的相位噪声限制,无载波抑制,测量范围受分辨率滤波器形状因子限制,动态范围有限等缺点;但是,该方法测试设置简单、快捷,频率偏移范围大,可测试很多信号源的特性,比如:杂散发射、邻...

    11-29
  • 干货:矢量调制分析基础知识

    前言 本文介绍VSA 的矢量调制分析和数字调制分析测量能力。某些扫频调谐频谱分析仪也能通过使用另外的数字无线专用软件来提供数字调制分析。然而,VSA 通常在调制格式和解调算法配置等方面提供更大的测量灵活性,并提供更多的数据结果和轨迹轨迹显示。本文中描述的基本的数字调制分析概念也同样适用于使用额外数字调制分析软件的扫频调谐分析仪。 VSA 真正的威力在于它测量和分析矢量调制信号和数字调制信号的能力。...

    11-29
  • 相位噪声和抖动对系统性能的影响

    时钟频率的不断提高使相位噪声和抖动在系统时序上占据日益重要的位置。本文介其概念及其对系统性能的影响,并在电路板级、芯片级和单元模块级分别提供了减小相位噪声和抖动的有效方法。随着通信系统中的时钟速度迈入GHz级,相位噪声和抖动这两个在模拟设计中十分关键的因素,也开始在数字芯片和电路板的性能中占据日益重要的位置。在高速系统中,时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率,不仅如此,它还...

    11-29
  • 分离模拟和数字接地层

    在使用大量数字电路的混合信号系统中,最好在物理上分离敏感的模拟元件与多噪声的数字元件。另外针对模拟和数字电路使用分离的接地层也很有利。避免重叠可以将两者间的容性

    11-29
  • 基于网分的高速模数转换器输入阻抗测量

          在通信领域,随着中频(IF)频率越来越高,了解输入阻抗如何随频率而变化变得日益重要。本文解释了为什么ADC输入阻抗随频率而变化,以及为什么这是个电路设计难题;然后比较了确定输入阻抗的两种方法:利用网络分析仪测量法和利用数学分析方法计算法。本文还介绍了正确使用网络分析仪的过程,并且提供了一个数学模型,其计算结果与实际测量结果非常接近。  利用高速ADC进行设计时,常常要考虑这样的问题:“...

    11-28
  • ADL5902 TruPwr检波器用于测量RF信号分析

      电路功能与优势  该电路使用ADL5902TruPwr检波器测量RF信号的均方根信号强度,信号波峰因素(峰值均值比)在约65dB的动态范围内变化,工作频率为50MHz至9GHz。  测量结果在12位ADC(AD7466)输出端以串行数据形式提供。在数字域中针对环境温度执行简单的4点系统校准。  RF检波器与ADC之间的接口很简单,由两个信号调整电阻组成,无有源元件。此外,ADL5902内部2....

    11-24
  • 实现射频信号源的低相位噪声及高速频率切换的共存

         战胜原理上看似互相矛盾的一对经典参数   接收机质量和测试仪速度的提高对信号发生器性能提出了更为严苛的要求。随着频谱日益拥挤,通信行业必须开发新的调制技术,提高组件测试速度和性能及生产能力。因此,现在比以往更加需要经济高效的高质量信号源解决方案。  和汽车到手机的演变类似,信号发生器的性能不断提高而价格却日益走低,客户和消费者不断要求获得更多的功能和性能且希望价格更低。  RFIC 设计...

    11-24
  • 什么是晶振ppm?误差公式?

    什么是晶振ppm晶振全称是晶体振荡器,是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组

    11-24
下载排行榜
更多
广告