3/16/2012
安捷伦信号完整性测试 高速数字线缆 和 PCB 全面解决方案 的应用
安捷伦科技中国有限公司 电子测试部
高育财 应用工程师
Friday, March 02, 2012
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课程目的
• 市场发展趋势和使用 E5071C 对高速串行无源互联器件进行测试的应用 • 使用网络分析进行测试的原理 • 使用网络分析仪012/3/16
TDR 示波器测量结果和矢量网络分析仪测量结果的比较
使用 TDR 示波器和矢量网络分析仪对 USB 3.0 测试夹具进行阶 跃响应测试结果的比较
1.10E+02
Impedance [Ohm]
1.00E+02
9.00E+01
8.00E+01
VNA Oscilloscope
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测试高速无源互联器件/电缆的单台仪表解决方案 E5071C 和时域测量软件 TDR
得到行业官方认可的测量 USB 3.0/DisplayPort/HDMI1.4 电缆的仪表
注: 在 2009 年 12 月，E5071C 被 HDMI 标准组织推荐为进行频域测量的唯一的 矢量网络分析仪
矢量网络分析仪 的测量速度比
TDR 快 200 倍！
使用矢量网络分析仪进行测试，显示的是实时的测量结果!
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Agilent E5071C Option TDR
Agilent ENA Series Network Analyzer
E5071C ENA option TDR
与 TDR 相比，矢量网络分析仪 的测试动态范围要高出 60dB
condition: Tr = 35 ps, 100 Ohm Zo line
measured Zo: Reflection impedance is about 100 Ohms
E5071C 的 测量结果
（配置时域选件 010）
TDR 示波器的测量结果
保护用户的投资！
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内容安排
• 高速串行互联器件的市场发展趋势 • 使用矢量网络分析仪进行测试的原理 • 使用矢量网络分析仪的 TDR 示波器进行测试的比较
• 阶跃源激励时滞差（Source Skew） 和动态范围 • 测量速度和实时显示结果的更新 • 总体的拥有成本 • E5071C 单台仪表测试高速串行互联器件(高速数字电缆,PCB)的解决方案 • 小节
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矢量网络分析仪（VNA）的基本概念
矢量网络分析仪实在频率域内进行测试的仪表
¾表征被测器件在每个频点上的特性，器件在很多频点上的特性集合在一起 就构成了器件的频率响应特性 ¾测试从被测器件反射回来以及从被测器件输出的信号 ¾计算反射信号与参考信号、传输信号和参考信号的矢量（幅度和相位）比 值
测量频率分辨率加倍
初始频率响应
测量频率范围加倍
频域
…
f F起始频率 F终止频率
IFT
ΔF … f
F起始频率 F终止频率
IFT
… F起始频率
IFT
f F终止频率
时域
1/F终止频率
0
t
2/ΔF
测量的时间范围加倍
1/F终止频率
0
t
1/ΔF
冲击响应
1/2F终止频率
0
t
1/ΔF
测量的时间分辨率加倍
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内容安排
• 高速串行互联器件的市场发展趋势 • 使用矢量网络分析仪进行测试的原理 • 使用矢量网络分析仪的 TDR 示波器进行测试的比较
• 阶跃源激励时滞差（Source Skew） 和动态范围 • 测量速度和实时显示结果的更新 • 总体的拥有成本 • E5071C 单台仪表测试高速串行互联器件(高速数字电缆,PCB)的解决方案 • 小节
比使用 TDR 示波器进行测试的优势
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内容安排
• 高速串行互联器件的市场发展趋势 • 使用矢量网络分析仪进行测试的原理 • 使用矢量网络分析仪的 TDR 示波器进行测试的比较
• 阶跃源激励时滞差（Source Skew） 和动态范围 • 测量速度和实时显示结果的更新 • 总体的拥有成本 • E5071C 单台仪表测试高速串行互联器件(高速数字电缆,PCB)的解决方案 • 小节
E5071C ENA 矢量网络分析仪 9kHz – 20GHz 选件 TDR —— 时域测量与分析功能
安捷伦科技免费提供高速数字电缆 实现方法（MOI）测试程序和自动测 试应用程序 （VBA）
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High Speed Digital Standards
ENA Option TDR Compliance Updates
内容安排
• 高速串行互联器件的市场发展趋势 • 使用矢量网络分析仪进行测试的原理 • 使用矢量网络分析仪的 TDR 示波器进行测试的比较
• 阶跃源激励时滞差（Source Skew） 和动态范围 • 测量速度和实时显示结果的更新 • 总体的拥有成本 • E5071C 单台仪表测试高速串行互联器件(高速数字电缆,PCB)的解决方案 • 小节
7.00E+01 0.00E+00 5.00E-10 1.00E-09 1.50E-09 2.00E-09 2.50E-09 3.00E-09
Time [sec]
TDR 示波器的测试结果和矢量网络分析仪的测试结果相差只有 0.4 ΩRMS 测试结果非常一致!
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One-box Solution
MOIs
TDR
Cable &
Connector Z
Intra-Pair Skew
S Parameters
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高速串行互联器件市场的发展趋势
我想要 “速度更快,
积更小, 并且价格更便宜 的” 的器件。
需要更宽的带宽 数据从并行传输改为串行传输
信号有更短的上升时间
时间
需要充分考虑 所产 生的射频信号效果
(损耗, 串扰, EMI, 等…)
在信号传输路径上阻抗不 连续点会产生更大的反射 信号
时间
器件产生的插入损耗 也越大
频率
数据速率越来越快（>1Gbps）
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需要 更加精确地 在时域和频率域
两个范畴内对器件进行测试
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高速串行互联器件市场的发展趋势
体 我想要 “速度更快, 积更小, 并且价格更便
宜的” 的器件。
给设备供电的部件更小 器件工作的供电电压更低
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信号完整性（Signal Integrity） 信号完整性（Signal Integrity） 是指信号未受到损伤的一种状态， 它表示信号质量和信号传输后仍保持正确的功能特性。
良好的信号完整性 是指信号能以正确的时序和电平值在系统工作中做出响 应。
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2 W/div
2 W/div
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测量速度和实时测量结果的更新
• 在测量结果的轨迹噪声相同的条件下，测量速度的比较
TDR 示波器
10,970 ms
E5071C 53 ms
比较条件：
测量差分器件，测量数据点为 1000 个。 达到同样轨迹噪声的水平， E5071C 矢量网络分析仪需要一次测量，而 TDR 需要做 500 次测量然 后对测量结果取平均。
降底测量仪表的保有成本
单台仪表就可以完成测试任 务的测试高速串行无源互联
器件和电缆的解决方案
TDR
Sdd11
TDT
Sdd21
E5071C ENA 矢量网络分析仪
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降底测量仪表的保有成本
• 矢量网络分析仪和 TDR 示波器抗静电（ESD）损坏能力的比较
0
t
积分计算
求导计算
阶跃输入激励信号
0
t
DUT
0
f
IFT
FT
DUT TDR 示波器的测量
DUT
被测器件的冲击响应
积分计算
0
t 求导计算
被测器件的阶跃响应
0
t
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时域和频域的关系
如果测量频率的分辨率提高一倍，则测量的时间范围也增加一倍 如果测量的频率范围增加一倍，则测量的时间分辨率也提高一倍
第二次测量 （f=起始频率+ΔF）
DUT f
DUT f
F起始频率
f
在检测信号的时候使用一个中心频 率为输入信号频率的带通滤波器来 抑制噪声和杂散信号
f
… …
第 n 次测量 （f=终止频率）
DUT f F终止频率
把所有的测量都叠加在一起
f F终止频率
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…
…
F起始频率
f F终止频率