信号的量测参数及量测方法分析课件

Foxconn Confidential1 1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:2013/11/211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 Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.2 2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2課程大綱信號和信號完整性課程大綱信號和信號完整性Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.3 3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，它包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。3信號什麽是信號？信號什麽是信號？Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.4 4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4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。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。Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.5 5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。差分和差分和单端信号的比端信号的比较：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)5差分信号与差分信号与单单端信号差分信号：使用两个端信号差分信号：使用两个导导体的一种体的一种电电子信号子信号发发生生Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.6 6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。6差分信号与差分信号与单单端信号端信号 差分信号与差分信号与传统传统的一根信号的一根信号线线一根地一根地线线（即（即Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.7 7差分信号差分信号7差分信号差分信号Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.8 8單端信号單端信号8單端信号單端信号Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.9 9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 IntegritySignal Integrity）：就是指電路系統中）：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，我們就稱該信號是完整的。接收端，我們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？9信號完整性什麽是信號完整性？信號完整性什麽是信號完整性？Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.1010信號的參數信號的參數電壓：電壓：最大電壓：MaxVoltage最小電壓：MinVoltage高電壓：HighVoltage（VH）低電壓：LowVoltage(VL)上沖電壓：Overshoot下衝電壓：Undershoot回响電壓：RingBackVoltageRRB(RiseRingBack)FRB(FallRingBack)時域：時域：頻率：Frequency周期：Period正信號脈寬：PositiveWidth負信號脈寬：NegativeWidth上升時間：RiseTime下降時間：FallTime建立時間：SetupTime保持時間：HoldTime抖動：Jitter10信號的參數電壓：時域：信號的參數電壓：時域：Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialPeriod它是用来它是用来测测量波形的周期的。量波形的周期的。PeriodFoxconn ConfidentialPeriod它是它是Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialFrequency它是它是Period的倒数，用来的倒数，用来测测量量频频率。率。FrequencyFoxconn ConfidentialFrequencFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialPositive Width这这个参数个参数测试测试的是一个正脉冲的中的是一个正脉冲的中间间参考振幅点之参考振幅点之间间的一段的一段时间时间。Positive WidthFoxconn ConfidentialPositiveFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialNegative Width这这个参数个参数测试测试的是一个的是一个负负脉冲的中脉冲的中间间参考振幅点之参考振幅点之间间的一段的一段时间时间。Negative WidthFoxconn ConfidentialNegativeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialRise Time它量它量测测的是从的是从Low Reference 到到High Reference的的时间时间。Rise TimeFoxconn ConfidentialRise TimFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialFall Time它量它量测测的是从的是从High Reference 到到Low Reference的的时间时间。Fall TimeFoxconn ConfidentialFall TimFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialPositive Duty Cycle它是它是Positive Width与与Period的比的比值值。Positive Duty Cycle=(Positive Width)/Period+Duty CycleFoxconn ConfidentialPositiveFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialNegative Duty Cycle它是它是Negative Width与与Period的比的比值值。Negative Duty Cycle=(Negative Width)/Period-Duty CycleFoxconn ConfidentialNegativeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialDelay这这个参数个参数测试测试的是两个不同波形的中的是两个不同波形的中间间参考振幅点之参考振幅点之间间的延的延迟时间迟时间。它主要用来它主要用来测试测试Setup time和和 Hold time DelaDelay yFoxconn ConfidentialDelay这这个参个参Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialSetup/Hold TimeFoxconn ConfidentialSetup/HoFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialJitterJitter 抖抖动：边沿距理想位置的偏差沿距理想位置的偏差Jitter 的分類的分類 Cycle-Cycle Jitter Period Jitter Long-Term Jitter Crossover Voltage Cycle-Cycle Jitter 用来衡量信号在相用来衡量信号在相邻周期之周期之间的周期的周期变化化Foxconn ConfidentialJitterJiFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialFoxconn ConfidentialFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialCycle-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 ConfidentialCycle-CyFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Foxconn Foxconn C Cononf fidentialidentialCrossover VoltageCrossover Voltage就是一个差分信号的正就是一个差分信号的正负负两个两个单单端点之端点之间间波形交波形交叉点叉点电压电压与理想交叉点与理想交叉点电压电压之之间间的偏差。取的偏差。取值值的的时时候取的是候取的是总总累累积积的的MINMAX值值Foxconn ConfidentialCrossoveFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.2525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。25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Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training 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 Period:在在Measurement菜菜单单里的里的TimeFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Duty Cycle(Freq):在Measurement菜单里的Time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 Cycle Duty Cycle(Freq):在在MeasFoxconn 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置。然后捕捉波形如下：PositiveWidth/HT High Time（Low Time）:同同样样在在MFoxconn 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：OvershootOvershoot OV(UN):在在 Measuerment 菜菜单单里的里的Foxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse 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 Time Rise Time(Fall Time):在在MeaFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.Jitter：打开Jitter测试软件，在“Measurement”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.）JitterJitter Jitter：打开：打开Jitter测试软测试软件，在件，在“MeaFoxconn 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 Voltage Cross-over Point和和Vcross VFoxconn ConfidentialPCEG EERDTC Training SystemCourse No.PCEG EERDTC Training SystemCourse No.3333Thank You!33Thank You!