信号的量测参数及量测方法分析课件.ppt

1、Foxconn Confidential信號的量測參數和量測方法信號的量測參數和量測方法Lecturer:Victor ZhangOrg：New PCEBGTCTF：EIVDate:2013/11/21Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.課程大綱課程大綱信號和信號完整性信號和信號完整性信號的分類信號的分類信號的參數定義信號的參數定義信號的量測信號的量測Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training System

2、Course No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.信號信號什麽是信號？什麽是信號？信號是運載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它信號是運載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和包含光信號、聲信號和電信號電信號等。等。例如，古代人利用點燃烽火臺而產生的滾滾狼煙，向遠方軍隊傳遞敵人入侵的消息，這屬於光信號；當我們說話時，聲波傳遞到他人的耳朵，使他人瞭解我們的意圖，這屬於聲信號；遨遊太空的各種無線電波、四通八達的電話網中的電流等，都可以用來向遠方表達各種消息，這屬於電信號。EIVEIV量測的信號是電信號。量測的信號是電信號。Fox

3、conn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.信號的分類信號的分類按照不同的分類方法，信號可以進行不同的分類。按照不同的分類方法，信號可以進行不同的分類。1.按照信號的職能，可以分為：時鐘信號，地址信號，控制信號，數據信號2.按照信號的形狀，可以分為：方波信號，三角波信號，鋸齒波信號，正弦波信號3.按照信號的特徵，可以分為：差分信號，單端信號4.按照信號的速度，可以分為：高速信號，低速信號Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Trai

4、ning SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.差分信号与单端信号差分信号与单端信号差分信号：使用两个导体的一种电子信号发生方式，一个导体上的信号与另差分信号：使用两个导体的一种电子信号发生方式，一个导体上的信号与另一个导体上的信号大小相等，极性相反。一个导体上的信号大小相等，极性相反。单端信号：使用一个信号导体和一个公共地导体的一种电子信号发生方法，单端信号：使用一个信号导体和一个公共地导体的一种电子信号发生方法，通常公共地导体上没有信号，信号导体传输相对地导体的信号。通常公共地导体上没有信号，信号导体传输相对地导体的信号。

5、差分和单端信号的比较：差分和单端信号的比较：单端输入,输出信号均以共同的地线为基准.这种输入方法主要应用于输入信号电压较高(高于1 V),信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于15 英尺),且所有的输入信号共用一个基准地线.如果信号达不到这些标准,此时应该用差分输入.对于差分输入,每一个输入信号都有自有的基准地线;由于共模噪声可以被导线所消除,从而减小了噪声误差.单端输入时,是判断信号与 GND 的电压差.差分输入时,是判断两个信号线的电压差.信号受干扰时,差分的两线会同时受影响,但电压差变化不大.(抗干扰性较佳)而单端输入的一线变化时,GND 不变,所以电压差变化较大.(抗干扰性较差)Foxc

6、onn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.差分信号与单端信号差分信号与单端信号 差分信号与传统的一根信号线一根地线（即单端信号）走线的差分信号与传统的一根信号线一根地线（即单端信号）走线的做法相比，其优缺点分别是：做法相比，其优缺点分别是：优点：1.抗干扰能力强。干扰噪声一般会等值、同时的被加载到两根信号线上，而其差值为0，即，噪声对信号的逻辑意义不产生影响。2.能有效抑制电磁干扰(EMI)。由于两根线靠得很近且信号幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场的

7、幅值也相等，同时他们的信号极性相反，其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。3.时序定位准确。差分信号的接受端是两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点，作为判断逻辑0/1跳变的点的。而普通单端信号以阀值电压作为信号逻辑0/1的跳变点，受阀值电压与信号幅值电压之比的影响较大，不适合低幅度的信号。缺点：.若电路板的面积非常紧张，单端信号可以只有一根信号线，地线走地平面，而差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的线。这样的情况常常发生在芯片的管脚间距很小，以至于只能穿过一根走线的情况下。Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training Syste

8、mCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.差分信号差分信号Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.單端信号單端信号Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.信號完整性信號完整性什麽是信號完整性？什麽是信號完整性？信號完整性（信號完整性（Signal I

9、ntegritySignal Integrity）：就是指電路系統中信號的品質，）：就是指電路系統中信號的品質，如果在要求的時間內，信號能不失真地從源端傳送到接收端，我們如果在要求的時間內，信號能不失真地從源端傳送到接收端，我們就稱該信號是完整的。就稱該信號是完整的。問題：問題：什麽才能說信號沒有失真？什麽才能說信號沒有失真？Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.信號的參數信號的參數電壓：電壓：最大電壓：Max Voltage 最小電壓：Min

10、Voltage 高電壓：High Voltage（VH）低電壓：Low Voltage(VL)上沖電壓：Overshoot 下衝電壓：Undershoot 回响電壓：Ring Back Voltage RRB(Rise Ring Back)FRB(Fall Ring Back)時域：時域：頻率：Frequency 周期：Period 正信號脈寬：Positive Width 負信號脈寬：Negative Width 上升時間：Rise Time 下降時間：Fall Time 建立時間：Setup Time 保持時間：Hold Time 抖動：Jitter Foxconn Confidentia

11、lPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Period它是用来测量波形的周期的。它是用来测量波形的周期的。PeriodFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Frequency它是它是Period的倒数，用来测量频率。的倒数，用来测量频率。FrequencyFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training Sy

12、stemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Positive Width这个参数测试的是一个正脉冲的中间参考振幅点之间的一段时间。这个参数测试的是一个正脉冲的中间参考振幅点之间的一段时间。Positive WidthFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Negative Width这个参数测试的是一个负脉冲的中间参考振幅点之间的一段时间。这个参数测试的是一个负脉冲的中间参考振幅点之间的一段

13、时间。Negative WidthFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Rise Time它量测的是从它量测的是从Low Reference 到到High Reference的时间。的时间。Rise TimeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Fall Time它量测的是从它量测的是从High R

14、eference 到到Low Reference的时间。的时间。Fall TimeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Positive Duty Cycle它是它是Positive Width与与Period的比值。的比值。Positive Duty Cycle=(Positive Width)/Period+Duty CycleFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.P

15、CEG EERDTC Training SystemCourse No.Negative Duty Cycle它是它是Negative Width与与Period的比值。的比值。Negative Duty Cycle=(Negative Width)/Period-Duty CycleFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Delay这个参数测试的是两个不同波形的中间参考振幅点之间的延迟时间。这个参数测试的是两个不同波形的中间参考振幅点之间的延迟时

16、间。它主要用来测试它主要用来测试Setup time和和 Hold timeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Setup/Hold TimeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.JitterJitter 抖动：边沿距理想位置的偏差抖动：边沿距理想位置的偏差Jitter 的分類的分類 Cycle-

17、Cycle Jitter Period Jitter Long-Term Jitter Crossover Voltage Cycle-Cycle Jitter 用来衡量信号在相邻周期之间的周期变化用来衡量信号在相邻周期之间的周期变化Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCours

18、e No.Cycle-Cycle JitterCycle-Cycle Jitter計算推導公式如下：計算推導公式如下：t1=T2-T1t2=T3-T2.tn=T（n+1)-TnCycle-Cycle Jitter=(t1,t2,tn)maxFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Crossover VoltageCrossover Voltage就是一个差分信号的正负两个单端点之间波形交就是一个差分信号的正负两个单端点之间波形交叉点电压与理想交叉点

19、电压之间的偏差。取值的时候取的是总累积的叉点电压与理想交叉点电压之间的偏差。取值的时候取的是总累积的MINMAX值值Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.信號的量測信號的量測每個信號都要選擇使用合適的設備，包括示波器，探棒，測試治具來進行量測。1.電壓量程：測試設備，即探棒，測試治具等的電壓量程必須要大於信號的最大電壓。2.帶寬量程：必須選用合適帶寬的示波器和探棒來對信號進行量測。Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC T

20、raining SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Period:在Measurement菜单里的Time栏选择“Period”。设置触发为上升沿触发，调节触发电压为0V.设置适当的时间电压幅度和采样率使得波形出现在屏幕适当位置。然后捕捉波形如下：PeriodPeriod Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Duty Cycle(Freq):在Measurement菜单里的T

21、ime栏选择+Duty Cycle或Freq，设置触发为上升沿触发，调节触发电压为0V，设置适当的时间电压幅度和采样率。捕捉波形如下：Duty CycleDuty CycleFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.High Time（Low Time）:同样在Measurement菜单里的Time栏中选择Pos Width（Neg Width），设置触发为上升沿或下降沿触发，调节适当的触发电压。设置适当的时间电压幅度和采样率使得波形出现在屏幕适当位

22、置。然后捕捉波形如下：Positive Width/HTFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.OV(UN):在 Measuerment 菜单里的 Ampl 栏选择OV(UN)，设置触发为上升沿（下降沿）触发，调节触发电压到相应位置，设置适当的时间电压幅度和采样率。捕捉波形，使用cursor得到OV（UN）数据：OvershootOvershootFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCour

23、se No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Rise Time(Fall Time):在Measurement菜单里的Time栏中选择Rise Time(Fall Time)。设置触发为上升沿(下降沿)触发，调节触发电压偏上(偏下)，设置适当的时间电压幅度和采样率捕捉波形如下：Rise TimeRise TimeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Jitter：打开Jitter测试软件，在“Measur

24、ement”中选择测试信号种类，在“Select Meas”中设置测试通道和测试项目,在“Clock Edge”栏设置触发方式。然后点击“GO TO Result”运行软件捕捉测试信号。（CPU信号捕捉数据100000次以上取波形,其它信号捕捉数据10000次以上取波形.）JitterJitterFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Cross-over Point和Vcross Variation：打开测试Jitter的软件，在General 选择 Crossover Voltage。在“Select Means”里设置相应测试通道，输入相应的“Ref Levels”设置触发方式和电压。运行软件捕捉信号数据：Crossover VoltageCrossover VoltageFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.