TDR技术提升高速传输延时测量精度

在现代电子设计中，随着信号速度的提升，传统的利用高速示波器和有源探头测量传输延时的方法已经难以提供精确的结果。这种测量方法中，探头作为信号路径的一部分，不仅可能导致信号失真和误差，而且需要将探头直接放置在器件引脚上，以消除PCB引线长度带来的延时影响，这往往是一项复杂且耗时的任务。为了解决这个问题，时域反射计（TDR）的使用逐渐成为提高测量精度的关键。 TDR是一种非接触式的测试设备，它通过发送短暂的电信号脉冲并测量反射回来的信号来分析线路的特性。在TDR测试过程中，信号沿着传输线传输，当遇到阻抗变化时，会反射回来，反射信号的特征可以揭示信号延时和线路特性。这种方法可以有效减少探头的影响，因为它作为独立的测量工具，不参与被测信号的路径。 在实际操作中，选择合适的测试工具至关重要。例如，对于纳秒级的延时测量，需要高速的脉冲发生器（如Hewlett-Packard 8082A），高速示波器（如Tektronix 8000系列，搭配80E04 TDR采样模块），以及专用的评估板（如MAX9979 EVKIT）。图2展示了MAX9979 EVKIT的部分电路，其他具有TDR功能的高速示波器和高速差分脉冲发生器也可实现类似效果。 在测量步骤中，研究者会依次测量从PCB SMA边缘连接器到MAX9979 IC输入引脚的数据延迟，MAX9979输出经过SMA连接器的延迟，以及DUT1（待测件）输出到CSA8000测试电缆的延迟等。最终，会计算出MAX9979的实际延时，确保准确性。 在数据1/NDATA1输入建模方面，通常借助SPICE仿真器创建输入延时模型，以理解和校准TDR的响应。仿真参数如PCB引线长度（假设6英寸，阻抗65欧姆，尽管理想情况是50欧姆，但实际测量可能显示为63欧姆）和NDATA1接地设置（考虑到信号对称性）都会被考虑在内。通过比较仿真结果与实际测量，可以验证模型的有效性和测量设备的准确性。 总结来说，利用TDR测量传输延时的方法，虽然需要一定的技术知识和专门的设备，但能显著提高测量的精确度，特别是在高速信号系统中，对于保证电路性能和优化设计具有重要意义。