利用TDR (时域反射计)测量传输延时
第4步:用两条相同的SMA电缆连接差分信号发生器,测量CSA8000的基线延时。
图10. 测量来自发生器的DATA1/NDATA1信号
图10所示,C1和C2是两个互补PECL信号,幅值大约为450mV。这些DATA1和NDATA1信号直接由外部的信号发生器产生,送入CSA8000输入。我们采用CSA8000的20GHz采样探头,从该数据可得出以下结果:
- M1是差分信号C1 - C2的数学计算值,幅值为900mV,10%/90%上升和下降时间接近于700ps。这意味着DATA1/NDATA1信号上没有任何干扰。
- 我们还对Crs或M1差分信号的过零点进行测量,测得数据为29.56ns。触发示波器,我们仅关注这些过零点中的一个。给MAX9979上电,然后测量相同过零点,因为它是通过整个电路板的延时。
- 该延时还包括两条输入电缆的延时,因为这些电缆也被用于测量通过电路板的信号延时,其延时相互抵消。尽管如此,最好还是使用尽可能短的电缆,只是该延时对传输延时测量并不重要。
第5步:MAX9979EVKIT上电。
图11. MAX9979上电并为CSA8000的50Ω负载产生3V信号
将DATA1和NDATA1信号连接至已上电的MAX9979EVKIT的DATA1/NDATA1输入。使用与第4步相同的电缆。按照传输延时测量技术资料的规定,将MAX9979设置为规定的0V至3V信号,并将输出端接至50Ω。本例中,50Ω负载为CSA8000输入,从图11获得的数据点显示:
- 当前的输出信号幅值为0V至1.5V,与预期情况一致,由于50Ω负载的存在而被除以2。
- 上升和下降时间完全在MAX9979的技术指标范围内。由此,我们可以确认由干净、有效的DATA1/NDATA1驱动产生完好、干净、有效的输出。
- CSA8000保持与第5步相同的设置,触发方式与第4步相同。我们可以看到过零点为33.77ns。
第6步:计算MAX9979的传输延时。
通过MAX9979EVKIT的总延时为:
33.77ns - 29.56ns = 4.21ns
计算测量结果:
- 减去0.695ns的DATA1 PCB引线延时,所得延时为3.515ns。
- 减去0.18ns的DUT1 PCB引线延时,所得延时为3.335ns。
- 减去CSA8000的2in电缆延时,该延时为402ps,所得延时为2.933ns。
MAX9979技术指标中,这种配置下的标称延时为2.9ns。这里,我们可以得到焊接了MAX9979的评估板的延时为2.933ns,非常接近于预期值。
总结
以上分析表明利用TDR测量传输延时具有以下优势:
- 传输延时测量结果非常准确。
- 无需有源探头(避免由此引入的误差)。
- 简单技巧可用于绝大多数传输测量。
- 阻抗测量保证正确的连接器和PCB引线阻抗。
- 利用TDR信号能够分析信号通路的附加电容和电感,必要时可作为重新设计的反馈信息。
- 简化模型和仿真工具确保获得正确结果,并可验证测量配置。
- 采用良好的测试方法测量关键指标。
随着信号速率的提高,时序测量的误差和错误会造成不正确的电路规划、器件选择及系统设计。高速测量中保持良好的方法能够避免亡羊补牢造成的损失。本文着重强调了这些良好的设计习惯。
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