利用TDR (时域反射计)测量传输延时

图8所示，测量第2级阶跃—DATA1 PCB引线延时。注意：

1. 第1级阶跃为电缆，我们对其延时并不感兴趣。

2.测量值为1.39ns，PCB延时为该值的一半，或为0.695ns。这一延时确实大于模型的延时，但我们仅利用模型估算延时加以比较。

3.测量在信号的倾斜沿进行。这些倾斜沿代表电路板SMA和MAX9979 DATA1引脚的电容效应。因此，在这些倾斜沿之间进行测量能够确保测试结果包含了SMA和PIN延时。还需注意的是，波形中存在凸峰：这是SMA连接器与电路板之间的电感产生的。由此，需要在凸峰之前进行测量，以确保获取完整的电路板延时。进一步的TDR测量读数将突显这些电容和电感造成的倾斜沿和凸峰。

第3步：测量DUT1输出信号的PCB引线延时/阻抗。

图9. DUT1 PCB TDR延时和阻抗测量

图9所示示波器波形是采用与图7、图8相同的设置产生的。我们现在采用一条2in长SMA电缆连接CSA8000 80E04模块MAX9979EVKIT的DUT1 SMA。注意：

1.第1级阶跃表示2in电缆。TDR信号为0.5V，第1级阶跃为250mV。说明我们电缆的阻抗为50Ω，与预期情况一致。

2.DUT1延时是在两个倾斜沿之间进行测量得到的，与上述DATA1测量说明相同。然而，需要注意的是：这些倾斜沿之间的电平同样为50Ω。该值表明较短的DUT1 PCB金属线非常接近于理想的50Ω。

3.从上述内容得到DATA1引线阻抗为63Ω，DUT1节点阻抗为50Ω。这意味着DATA1输入的金属线宽比DUT1输出的线宽窄。理想情况下，它们应该相同。TDR测量发现了这一差异，这不一定是系统错误。DUT1引线阻抗稍高是由于较窄的金属线造成的，但它同时也减小了DATA1金属线的电容。数据线是最长的引线，为了保证最宽频带的要求，该电容应尽小。

4.DUT1的PCB延时很难测量，其阻抗与电缆相同。如果MAX9979没有焊接到电路板上，我们将看到"开路"状态的三级阶跃信号。但是，在焊接了MAX9979的条件下仍然可以测量到这一延时。通过检查电容效应产生的倾斜沿，可以看出SMA连接器在电路板的焊接位置以及MAX9979 DUT1引脚的位置。我们同样可以查看SMA连接器电感产生的凸峰，确认它处于两个倾斜沿之间。解决了这些问题，可以测得延时为360ps，将该值减半，得到实际DUT1 PCB电路板的延时，该延时为180ps。

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：

1.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。

2.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。

3.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：

1.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。

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。

3. 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：

1.减去0.695ns的DATA1 PCB引线延时，所得延时为3.515ns。

2. 减去0.18ns的DUT1 PCB引线延时，所得延时为3.335ns。

3.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*估板的延时为2.933ns，非常接近于预期值。

总结

1.以上分析表明利用TDR测量传输延时具有以下优势：

2.传输延时测量结果非常准确。

3.无需有源探头(避免由此引入的误差)。

4.简单技巧可用于绝大多数传输测量。

5.阻抗测量保证正确的连接器和PCB引线阻抗。

6.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。

7. 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。

8.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。