1、2021-4-201 PCI Express物理層一致性測試項目 2021-4-202 PCI Express物理層電參數測量 損耗與抖動 2021-4-203 PCI Express物理層電參數測量儀器設置 測試主板/MCH/系統: 需要使用 GoldenReference的負 載板 測試夾具CLB,支持 x1,x4, x8, x16 PCI- Ex,將相關的測試點引 導出來,供連接到示波 器進行信號采集 需要使用6GHz或以上帶 寬的示波器 運行PCI-Ex的一致性測 試軟件 2021-4-204 PCI-E測試結果 時間測量: 眼寬, 上升/下降 時間, UI, 數據率,差分對時 延偏差

2、 幅度測量: 眼高, 差分輸出 電壓, 高幅度, 低幅度, 共 模AC與DC電 壓, 預加重幅度等 抖動測量: Rj/Dj分離,BER, 250個連續周期的Median-Max Outlier Jitter,BER=10-12 時的眼睛睜開度, TIE, PLL TIE,抖動趨勢, 抖動頻 譜,Bath-Tub曲線 PCI-Ex模板與參數通過失敗 檢驗 2021-4-205 PCI-E物理層信號完整性測試小結 了解PCI-E 測試規范 PCI-E 1.0/1.1/2.0 選擇合適的測試點 Tx,Rx 選擇合適的測試連接 探頭直接連接，測試夾具連接 選擇合適的測試儀器 帶寬，采樣率，采集內存 選

3、擇測試軟件 PCI-SIG提供，測試儀器公司提供 PCI-E信號完整性分析方法 眼圖分析，抖動分析，誤碼分析 2021-4-206 茶歇和Q/A 2021-4-207 高速電路信號完整性測試，調試和驗證 高速眼圖和抖動測試與分析 2021-4-208 內容 什么是眼圖 眼圖測試和分析的重要性 眼圖測試和分析方法 眼圖測試和分析對測試設備的要求 常見眼圖反應的信號問題 抖動的定義 抖動的基本術語 傳統的測試方法 抖動的高級術語 高級抖動測試和分析方法 通過抖動分析定位電路故障根源 2021-4-209 眼圖定義 2021-4-2010 眼圖的形成 2021-4-2011 眼圖的形成 2021-4

4、-2012 眼圖反映了什么 Tx + - path + - + - 6.25Gb/s at Tx launch into backplane6.25Gb/s at 17in (43cm) of backplane6.25Gb/s after 34in (86cm) of backplane Small differences in levels being measured 2021-4-2013 眼圖和信號傳輸質量 更大的眼睛意味著更多的信號幅度和 時間的余量 更大的眼睛系統可靠性更好 眼圖過窄意味著信號的抖動過大，誤 碼率上升 眼圖中心點 2021-4-2014 眼圖參數 2021-4-2

5、015 眼圖測試項目 Jitter RMS = TCross1sigma Jitter Pk-Pk = TCross1pk-pk Eye Height = (PTopmean-3*PTopsigma)- (PBasemean+3*PBasesigma) Eye Width = (TCross2mean-3*TCross2sigma)- (TCross1mean+3*TCross1sigma) Crossing Percent, Duty Cycle Distortion, Noisepk-pk, NoiseRMS, SNR 高速光眼圖測試中的項目 4Extinction Ratio = PTo

6、pmean /PBasemean 4Quality Factor = (PTopmean- PBasemean)/(PTopsigma+PBasesigma) OMA (Optical Modulation Amplitude)=PTop-Pbase 2021-4-2016 眼圖模板（MASK）的定義 2021-4-2017 為什么要測試眼圖 眼圖是高速信號質量的最直接反映 眼圖的好壞和信號傳輸的誤碼率相關 眼圖是信號測試分析的最常用手段 MASK 可以直接反映您設計的系統是否“PASS” 2021-4-2018 眼睛張開是否就表示信號傳輸沒有問題？ 2021-4-2019 眼圖測試分類：實時

7、采樣眼圖 A realtime scope does not require a separate signal to trigger: the signal under test can act as the trigger for initiating fast real-time sampling to acquire a waveform. Data time voltage Minimum time between real-time sampled points is determined by the fastest sample rate the realtime scope

8、is capable of. 40GSamples/sec results in 25ps between sampled points.* One trigger can initiate the real-time sampling of the entire record length *Maximum resolution is higher through interpolation 2021-4-2020 眼圖測試分類：等效采樣模式 An equivalent-time 8000 series sampling oscilloscope requires a trigger sig

9、nal: this is generally a user-supplied clock, a recovered clock, or a pattern sync signal synchronous to the signal. Data voltage time Pattern Sync A trigger is required for EACH sampled point in the high bandwidth equivalent-time 8000 scope Minimum time between equivalent-time sampled points on hig

10、h bandwidth 8000 scope can be adjusted to fractions of a picosecond Precision variable delay 2021-4-2021 眼圖測試分類：等效眼圖的生成 When a clock signal is used to trigger the equivalent-time 8200 scope the sampled DATA signals generally create EYE PATTERNS (between clock triggers the sampled DATA could be eithe

11、r a logical 1 or 0) Data voltage time Precision variable delay A clock trigger can be user- supplied or recovered from the data to trigger the equivalent time sampler Clock Eye patterns are the common result of clock-triggering in Equivalent time sampling: vectors are not drawn since adjacent sample

12、s can jump from logical 1 to 0 frequently Mask test 2021-4-2022 時鐘恢復CDR的功能 pathTx + - + - + - + - Rcv Differential serial data is sent without any clock signal across the interconnect to the receiver CDR DATA DATA CLOCK A clock is “recovered” from the incoming data at the receiver through a clock an

13、d data recovery circuit (CDR). 2021-4-2023 CDR對眼圖和抖動測試的影響 時鐘恢復單元：CRU 當需要測試一個高速串行信號眼圖時，需要一個時鐘恢復單元，從被測信號 中恢復出時鐘用于觸發 事實上，一個真實的高速器件內部就有一個時鐘恢復單元 CRU的要求 內置Golden-PLL，跟隨信號的變化并解出時鐘 內置針對于信號抖動的低通濾波器 內置抖動濾波器的帶寬為被測數據率的1/1667 內置抖動濾波器的滾降特性滿足-20dB/Dec 2021-4-2024 眼圖測試的時鐘選擇 采樣示波器的CLK選擇 用戶DUT提供的時鐘作為外觸發 直接從數據中恢復時鐘（需要

14、硬件時鐘恢復CDR） 實時示波器的時鐘選擇 不需附加時鐘作為觸發信號，通過內嵌軟件CDR恢復軟件時鐘，生 成眼圖 2021-4-2025 思考題 對于一個1.25G的并行LVDS信號，如何測試眼圖？ 對于下圖中的5Gbps串行信號，如何測試眼圖，哪一類儀器合適？ 在高速電路設計中，如何獲得張開的眼圖？ 2021-4-2026 如何得到張開的眼圖 走線長度 短走線并非始終能夠滿足.短走線意 味低損耗. 走線寬度 寬走線可以降低趨膚效應. 減小板材的介電常數 即降低介電損耗(Dielectric Loss), 但將增加成本. 信號預加重和均衡處理 通過對跳變位預加重(Pre-Emphasis) 處

15、理補償線路上因信號跳變產生的 針對高頻分量的損耗，需要器件支 持。 2021-4-2027 抖動 ABC 什么是抖動? 8定義定義: “信號的某特定時刻從其理想時間位置上的短期偏離為信號的某特定時刻從其理想時間位置上的短期偏離為 抖動抖動” 8參考: Bell Communications Research, Inc (Bellcore), “Synchrouous Optical Network (SONET) Transport Systems: Common Generic Criteria, TR-253-CORE”, Issue 2, Rev No. 1, December 1997

16、 2021-4-2028 抖動的定義 What is jitter? “the deviation of an edge from where it should be” 抖動的表示方法 時間(Jpp=100ps) 歸一化UI (2.5Gbps datarate, Jpp=0.25UI) 弧度（Jpp=.25UI*2Pi=Pi/2 radians） 2021-4-2029 8快過快過10Hz的偏離為的偏離為 : 抖動抖動 Jitter 8慢過慢過10Hz的偏離為的偏離為: 漂移漂移 Wander 8參考: ITU-T Recommendation G.810 (08/96) “Definiti

17、ons and Terminology for Synchronization Networks” 抖動 ABC 抖動 vs 漂移 2021-4-2030 抖動 vs 相位 vs 頻率 2021-4-2031 為何抖動是問題? 8在同步系統如SDH, 傳輸時鐘的抖動影響子系統的同步, 過大的抖動直接造成誤碼, 或減低了 信號的消光比ER (等同電信號的信噪比SNR)。所以ITU-T, Bellcore, ANSI都制定模板Mask 來檢定眼圖是否擁有過大的抖動，以及測量傳輸時鐘的抖動漂移。 8傳統的并行式數據通信，即多通道數據與時鐘分別傳送，往往因為PCB阻抗不匹配，傳輸路 徑不一致而產生建立

18、與保持時間違反。當速度增加的時候，準確控制傳輸時延顯得異常的困 難，今天新穎的數據通信都已經是串行了， 不單只使用一對差分線來傳送數據，以減低信 號EMI的干擾，更往往將時鐘嵌入在數據中， 而接收端則使用CDR從數據中恢復時鐘出來 。 所以，若數據的抖動過大，頻率過高，接收端的CDR將無法恢復時鐘而導致誤碼。 所以 需要控制系統的時鐘與輸出的數據抖動。 8抖動直接減小了邏輯數字系統的建立保持時間的余量， 嚴重的影響邏輯運作。 8有些情況，尤其以計算機行業應用為多（因不能有足夠的空間進行EMI控制），使用一低頻 信號調制其高速時鐘，在頻譜上的效果是使其能量被擴散， 從而減小EMI干擾。在時域上效

19、 果是時鐘的周期性抖動，其抖動波形正是調制信號。 2021-4-2032 抖動的成因 熱噪聲,各種隨機噪聲 注入噪聲(EMI/RFI) 高速電路不穩定性 串擾 振鈴 反射 地彈 上行時鐘 熱噪 2021-4-2033 熱噪聲 隨機性的, 是多個隨機抖動源的組合性現象 內部熱能現象 Johnson Noise 熱能的原子與分子振動 分子的解體 外部的宇宙射線 因熱噪聲所導致的抖動的分布是高思與無邊際的分布 2021-4-2034 8確定性的, 能被確認為一些固有的成因 8例如：電源 0地跳聲 0Vdd 噪聲 8例如：晶振 熱能的與機器性的噪聲 8例如：由相鄰通道的時鐘或數據跳變所造成的電磁性串擾

20、 8碼間干擾ISI: 不同長度的連續“1”與“0”在帶寬有限的系統中受到不同的衰減，導 致長連續的“1”或“0”到達比短“1”與短“0”更高的電平，在接續這些長“1”或長 “0”后的跳變，信號需要比短“1”與短“0”更多的時間才能到達門限電平，這些 時間上的偏離就導致信號的抖動，不同長短“1”與“0”之間的干擾導致數據相關抖 動即ISI。 8占空比失真DCD: 因上升沿速率與下降沿速率的不對稱性所造成的時鐘周期上的偏 離，即占空比失真。 8確定性抖動分布是有邊際的，其頻譜通常呈現抖動源的各個諧波 8例如：電源干擾所造成的周期性抖動Pj, 在頻譜上通常呈現其基頻的多次諧波 8例如：通常使用重復的

21、碼形來檢驗系統的ISI，因為碼形是周期性重復的，在頻譜將呈 現為固定間距的多次諧波 注入噪聲 2021-4-2035 電路的不穩定性導致抖動 同步開關噪聲 當多個輸出端同時開關至同一的狀態時，往往會產生電流上的毛刺， 繼而導致Vcc與GND的毛刺，與判斷門限電壓的偏移 2021-4-2036 電路的不穩定性 8PLL問題 8有限的鎖相環帶寬 鎖相環只能跟蹤在其帶寬以下的低頻抖動，一般不能承受 高頻的抖動 8檢定器的死區振動 連續相同的NRZ碼不造成任何的信號跳變, 在此情況下， PLL的VCO頻率會向其自然的晶體頻率而漂移 Loop Filter Phase Detector DQ Data

22、2021-4-2037 抖動基本術語 Period Jitter Cycle-to-Cycle Jitter Time Interval Error (TIE) Clock Jitter Data Jitter Clock recovery Unit Interval BER 2021-4-2038 Period Jitter Period Jitter is the measurement of a signals period over a number of cycles Mean (the average of the period measurements)(the average

23、of the period measurements) Std. Dev. (the RMS of the period measurements)(the RMS of the period measurements) Pk-Pk (the difference between the minimum and maximum period)(the difference between the minimum and maximum period) What about jitter frequency or cycle-to-cycle requirements? t period 202

24、1-4-2039 周期抖動 的傳統測試方法 4受到示波器觸發受到示波器觸發 抖動的影響抖動的影響 4提供統計數據提供統計數據 4平均平均 4最大最大 4最小最小 4標準偏差標準偏差 4在這案例中，測在這案例中，測 得標準偏差得標準偏差 162ps 2021-4-2040 周期抖動 的傳統測試方法：直方圖統計 4受到示波器觸發抖受到示波器觸發抖 動的影響動的影響 4低重復性，窗口的低重復性，窗口的 位置與大小影響測位置與大小影響測 量的結果于誤差量的結果于誤差 4提供統計數據提供統計數據 4平均平均 4最大最大 4最小最小 4標準偏差標準偏差 4在這案例中，測得在這案例中，測得 標準偏差標準偏差

25、153ps 4眼圖是使用直方圖眼圖是使用直方圖 測量眼睛抖動的例測量眼睛抖動的例 子子 2021-4-2041 Cycle-to-Cycle Jitter Cycle to Cycle Jitter is the measurement of a signals change in period between adjacent cycles Mean (the average of the (the average of the change in period measurements) in period measurements) Std. Dev. (the RMS of the (

26、the RMS of the change in period measurements) in period measurements) Pk-Pk (the difference between the minimum and maximum (the difference between the minimum and maximum change) ) This is a period differential measurement! 2021-4-2042 Cycle-to-Cycle Jitter 2021-4-2043 N-Cycle jitter 2021-4-2044 時間

27、間隔誤差 Time Interval Error 2021-4-2045 時間間隔誤差 Time Interval Error TIE Jitter is the measurement of a signals timing error relative to a known or recovered clock Mean (the average of the timing error)(the average of the timing error) Std. Dev. (the RMS of the timing error)(the RMS of the timing error)

28、Pk-Pk (the difference between the minimum and maximum error)(the difference between the minimum and maximum error) 2021-4-2046 UI and BER Unit Interval The nominal period of one transmitted bit Bit Error Rate/Ratio Method to describe expected or measured data stream error rate or ratio of good bits

29、to bad bits Generally specified to be lower than 1.0E-12 2021-4-2047 傳統的抖動測試參數（Jitter Measurements） P2P3P4P1 Period Jitter = 18.3ps StdDv (0.990/1.010/0.980/1.020) 40ps p-p Cy-Cy Jitter = 36.1ps StdDv (0.020/-0.030/0.040) 70ps p-p TIE= 9.6ps StdDv (-0.010/0.000/-0.020/0.000) 20ps p-p 0.990ns1.010ns0

30、.980ns1.020ns 0.0ns0.990ns2.000ns2.980ns4.000ns 0.020ns-0.030ns0.040ns -0.010ns0.000ns-0.020ns P Cy-Cy TIE0.000ns * StdDv = MS Excel StdDevA RMS of large populations 2021-4-2048 時間間隔誤差測試（Time Interval Error） TIE IDEAL SAMPLE POINT BECOMES THE REFERENCE FOR TIE Another view TIE = StdDev of all edges

31、2021-4-2049 茶歇 思考題 對于一個80M的時鐘信號，一般測試哪些抖動參數？ 一個時鐘的相位噪聲和抖動相關嗎？ TIE是如何定義的？高速數據信號的TIE為什么非常重要？ 在高速電路中，信號眼圖測試的抖動越大，系統就越不穩定嗎？ 2021-4-2050 抖動高級術語 Composite Jitter Rj Random Jitter Dj Deterministic Jitter Tj Total Jitter DCD ISI Pj Periodic Jitter 2021-4-2051 Composite jitter Historical Eye-Closure Measureme

32、nt Jitter value including all Rj+Dj components Expressed as 1 sigma RMS or Pk-Pk Unbounded, result depends on measurementperiod 2021-4-2052 8隨機抖動的統計分布是正態高斯分布隨機抖動的統計分布是正態高斯分布 8直方圖直方圖 (有限的采樣數有限的采樣數) 概率密度函數呈現高絲分布概率密度函數呈現高絲分布(數數 學的模型學的模型) 8因為隨機抖動是高斯分布，所以是無邊際的。按理論，隨因為隨機抖動是高斯分布，所以是無邊際的。按理論，隨 機抖動的峰峰值隨測量時間變

33、長而增加。機抖動的峰峰值隨測量時間變長而增加。 隨機抖動 +s+s-s-s +6s+6s-6s-6s - + 峰峰值是多小？峰峰值是多小？ 2021-4-2053 隨機抖動 8所以隨機抖動的峰峰值必須伴同誤碼率所以隨機抖動的峰峰值必須伴同誤碼率BER表示出來表示出來 8RjRMS = 概率密度函數的標準偏差概率密度函數的標準偏差, s s 8Rjpk-pk = N * s s , 按不同的按不同的BER，N不同不同 BER = 10-9, N =12 BER = 10-12 , N =14 2021-4-2054 8確定性抖動不是高斯分布，通常是有邊際的。確定性抖動不是高斯分布，通常是有邊際的

34、。 8直方圖直方圖 = pdf概率密度函數概率密度函數 Peak-to-Peak 確定性抖動Dj Dj 2021-4-2055 8不對稱的上升邊沿速率與下降邊沿速率不對稱的上升邊沿速率與下降邊沿速率 8不適當的判斷門限選擇不適當的判斷門限選擇 占空比失真DCD 2021-4-2056 8ISI又稱為又稱為DDj數據相關抖動或數據相關抖動或PDj碼型相關抖動碼型相關抖動 8因為有限的帶寬限制因為有限的帶寬限制 8驅動器驅動器 Driver 8對比器對比器Comparator 8PCB線路與電纜的衰減與損耗線路與電纜的衰減與損耗 對經常切換的對經常切換的“1,0,1,0,” 的高頻信號，衰減比連續

35、的的高頻信號，衰減比連續的“1,1,1,1,0,0,0,0,”的低頻的低頻 信號要來得厲害。所以長的連續不變碼到達更高的電平，在跳變時需要更多的時間才信號要來得厲害。所以長的連續不變碼到達更高的電平，在跳變時需要更多的時間才 能到達門限電平，導致信號抖動。因為這個抖動的幅度與碼型相關，所以又稱碼型相能到達門限電平，導致信號抖動。因為這個抖動的幅度與碼型相關，所以又稱碼型相 關抖動。關抖動。 8因為阻抗不匹配導致信號發射。被發射的信號疊加在原由的信號導致幅度增加而最終因為阻抗不匹配導致信號發射。被發射的信號疊加在原由的信號導致幅度增加而最終 使轉換電平所耗費的時間更多，從而產生抖動。使轉換電平所

36、耗費的時間更多，從而產生抖動。 碼間干擾ISI DDJ不一樣的電平不一樣的電平 2021-4-2057 8TIE vs. time 時間間距誤差隨時間的變化是一重復的，周期性波形時間間距誤差隨時間的變化是一重復的，周期性波形 8效果等同于頻率調制效果等同于頻率調制FM 8可能的抖動源可能的抖動源 電源的電源的EMI干擾與擴頻時鐘干擾與擴頻時鐘SSC的調制信號的調制信號 Peak-to-Peak 周期性抖動Periodic Jitter Sinusoidal 2021-4-2058 Total Jitter BER Random components Deterministic componen

37、ts Peak-to-Peak 1-sigma or RMS pdf: Tj = Dj Rj (convolution)pdf: Tj = Dj Rj (convolution) option b: Pk-Pk: Tj = (NPk-Pk: Tj = (N* *Rj) + Dj , where N is desired sigma Rj) + Dj , where N is desired sigma DJ RJL rms RJR rms 2021-4-2059 總體抖動Tj Total Jitter Estimated jitter for a large population: 1012

38、bits 2021-4-2060 = 抖動的統計觀念 理論理論: 兩個獨立隨機變量之和兩個獨立隨機變量之和 8若兩個隨機變量是獨立的若兩個隨機變量是獨立的, 兩個獨立隨機變量之和的兩個獨立隨機變量之和的 概率密度函數是兩者的概率密度函數的卷積概率密度函數是兩者的概率密度函數的卷積 pfd: Tj = Dj Rj (convolution) Dj = m m+ - m m- - 2021-4-2061 抖動和誤碼 2021-4-2062 思考題 A,B眼圖分別含有哪些抖動分量？ 通過眼圖看出哪一個系統可靠？ 2021-4-2063 高級抖動測試和分析思路 隨機抖動(RJ) 確定抖動(DJ) 周期

39、抖動(PJ) 數據相關抖動(DDJ) 占空比失真(DCD) 誤碼率時的總抖動(TjBER) 2021-4-2064 高級抖動測試項目 2021-4-2065 高級抖動測試和分析方法: 抖動直方圖分析 抖動中的確定性抖動 抖動中的隨機抖動分量 測試抖動中的峰峰值 查找高速電路周圍的干擾源 2021-4-2066 高級抖動測試和分析方法: 抖動頻譜分析 發現抖動中的確定性抖動 定位確定性抖動的頻率范圍 查找高速電路周圍的干擾源 減小確定性抖動 2021-4-2067 高級抖動測試和分析方法: 抖動變化時間趨勢 發現抖動中的確定性抖動 定位確定性抖動的頻率范圍 查找高速電路周圍的干擾源 2021-4

40、-2068 高級抖動測試和分析方法： 誤碼率分析 2021-4-2069 思考題 Period Jitter和Periodic Jitter是一個概念嗎？ 測試下面高速信號的眼圖和抖動，每一個系統的主要抖動分量是什么？ 可能由高速電路中的哪些原因產生？ 2021-4-2070 典型的抖動測試工具 抖動測試工具 實時示波器 采樣示波器 時間間隔分析儀 BERT 頻譜儀 信號源分析儀 抖動分離工具 RT 實時示波器 采樣示波器 時間間隔分析儀 BERT 2021-4-2071 典型的抖動測試工具：實時示波器 優點 測試范圍廣 測量所有的抖動參數 信號連接方便，無需外部時鐘 測試速度快 抖動分離 能

41、夠通過抖動估算系統誤碼率 支持實時波形顯示和調試功能 支持豐富的抖動分析和抖動圖形顯示 缺點 不能實際測試誤碼率 帶寬限制 2021-4-2072 典型的抖動測試工具：采樣示波器 優點 帶寬高 抖動和噪聲極低 支持TDR高速互連測試 支持超過5Gbps的信號抖動測試 能夠同時分析抖動和噪聲 缺點 需要外時鐘 信號連接限制 不能連續采集實時波形 DJ限制 估算誤碼率 2021-4-2073 典型的抖動測試工具：實時頻譜儀/信號源分析儀 優點 帶寬高 動態范圍大 抖動和噪聲極低 支持測試相位噪聲等射頻參數 缺點 只能測試時鐘 信號連接限制 不能連續采集實時波形 僅能進行簡單抖動分析 無法實時顯示波

42、形 無法估算誤碼率 2021-4-2074 典型的抖動測試工具：BERT 優點 測試誤碼率 系統級的工具直接測試高速鏈路和接受端性能 缺點 測試時間過長 抖動分析功能弱 信號連接限制 不能連續采集實時波形 無法實時顯示波形 需要外部時鐘 價格昂貴，功能單一 2021-4-2075 參考文獻 T11組織 高速信號完整性測試的權威組織 為INCITS提供抖動標準化測試技術 探討最前沿的抖動測試技術 提供最權威的抖動測試比較和推薦 涵蓋高速信號完整性測試 2021-4-2076 高級抖動測試和分析總結 2021-4-2077 茶歇 思考題 什么儀器能夠測試一個高穩的時鐘的相位噪聲？哪種儀器測試結果更

43、精確？ 影響示波器測試抖動精度的關鍵因素有哪些？ 示波器單次采樣率最快只有50GS/s, 即20ps的采樣間隔，怎能測試出1ps的 抖動? 2021-4-2078 內容 信號完整性測試內容 高速電路常見測試問題和調試技巧 衡量高速信號質量的重要手段和方法：眼圖和抖動測試與分析 高速互連的阻抗測試與分析 TDR阻抗測試原理 阻抗計算方法 阻抗不連續點位置的計算方法 TDR測試的幾個注意事項 TDR功能的延續 案例分析 常用測試設備和選擇的方法 2021-4-2079 阻抗測試和信號完整性問題 計算機、通信系統、視頻系統和網絡系統等領域的數字系統開發人員正 面臨著越來越快的時鐘頻率和數據速率，隨之

44、，信號完整性變得越來越 重要。在當前的高工作速率下，影響信號上升時間、脈寬、時序、抖動 或噪聲內容的任何事物都會影響整個系統的性能和可靠性。為保證信號 完整性，必須了解和控制信號經過的傳輸環境的阻抗。阻抗不匹配和不 連續會導致反射，增加系統噪聲和抖動，在整體上降低信號的質量。 阻抗測試是當前許多PCB、元器件規范的一部分，如USB2.0，Firewire （IEEE 1394），PCI Express，Infiniband，Serial ATA，XAUI等規范。 業內已經普遍使用仿真工具設計高速電路，仿真加快了設計周期，最大 限度地減少了錯誤數量。但是仿真之后，必須進行工程驗證來檢驗仿真 設計

45、，這其中就包括阻抗測量。 2021-4-2080 IPC規范了阻抗、差分阻抗的測試方法 測試PCB、Cable、Connector等互連環境的特性阻抗的最常用的方法是 使用時域反射計TDR。PCB 的阻抗測試規范由IPC.org (美國電子電路和 電子互連行業協會)制訂，可以在網站上免費下載： /4.0_Knowledge/4.1_Standards/test/.pdf，下面 就基于TDR規范介紹阻抗、差分阻抗測試方法，精確測量的校準方法， TDR的應用等內容。 2021-4-2081 TDR時域反射的原理 TDR = Time Domain Reflect

46、ometry 時域反射計 原理：當傳輸路徑中發生阻抗變化, 部分能量會被反射, 剩余的能量會 繼續傳輸。只要知道發射波的幅度及測量反射波的幅度，就可以計算阻 抗的變化。同時只要測量由發射到反射波再到達發射點的時間差就可以 計算阻抗變化的位置。 2021-4-2082 TDR基礎：儀器產生階躍信號 TDR基于一簡單的概念：當能量沿著媒介傳播時，遇到阻抗變化，就會有一部 分能量反射回來，反射回的能量、注入到媒介的能量與阻抗的變化有理論上 的數學關系。因而TDR測量阻抗的過程是：先向傳輸線發送一個上升時間很快 的階躍信號，階躍信號將沿著傳輸線傳輸： 2021-4-2083 TDR 基礎：阻抗變化 傳

47、輸線中的阻抗變化將導致傳播階躍的幅度變化 2021-4-2084 TDR 基礎：發射信號、反射信號和示波器監測 阻抗變化導致某些能量反射回到來源，其余能量仍將傳輸。 使用示波器監測階躍源輸入點上的傳輸線信號,示波器波形將以適當的 時間順序顯示入射和反射傳播信號總和。 2021-4-2085 內容 信號完整性測試內容 高速電路常見測試問題和調試技巧 衡量高速信號質量的重要手段和方法：眼圖和抖動測試與分析 高速互連的阻抗測試與分析 TDR阻抗測試原理 阻抗計算方法 阻抗不連續點位置的計算方法 TDR測試的幾個注意事項 TDR功能的延續 案例分析 常用測試設備和選擇的方法 2021-4-2086 T

48、DR概述及原理 2021-4-2087 幾種典型的負載 2021-4-2088 幾種典型的負載 2021-4-2089 2021-4-2090 計算阻抗變化 因為入射的階躍脈沖的幅度是已知的，所以只要測量反射階躍脈沖的幅度， 就可以找出反射系數， 若儀器的輸出阻抗是已知的，就可以計算反射點的 阻抗值了。 2021-4-2091 v t 趨勢圖 v t趨勢圖：將反射系數隨階躍脈沖被發出后在時間軸上的變化趨勢描 繪出來。 2021-4-2092 t 趨勢圖 t趨勢圖：將反射系數隨階躍脈沖被發出后在時間軸上的變化趨勢描 繪出來。 2021-4-2093 z t 趨勢圖 z t趨勢圖：將阻抗值隨階躍脈沖被發出后在時間軸上的變化趨勢描