HDMI讲座.pdf

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1、第1頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司 訊號的基本概念訊號的基本概念 網路分析儀網路分析儀(NA)簡介簡介 時域反射儀時域反射儀(TDR)簡介簡介 參數的意義參數的意義 NA/TDR量測方式簡介量測方式簡介 NA與與TDR的比較的比較教育訓練主題教育訓練主題佳燁科技 徐玉宗 經理佳燁科技 徐玉宗 經理第2頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司訊號傳輸的基本型式：、Single end(單端式)：訊號+地線、Common mode(共/同模)：訊號+訊號(兩者相同)、Differential mode(差分/差動)：正訊號+負訊號(兩者相反)類

2、比(正弦波)：數位(方波):+G+G類比(正弦波)：數位(方波):+類比(正弦波)：數位(方波):+VG+VG第3頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司訊號接收的基本型式：、Single end(單端式)接收：信號電壓=訊號線電壓-地線電壓、Common mode(同模)接收：信號電壓=兩訊號線電壓相加2-地線電壓、Differential mode(差分)接收：信號電壓=兩訊號線電壓相減SGS1S2S1VGS2單端式接收信號=S-G=S (G=0)同模接收信號=(S1+S2)/2-G=S (S1=S2=S,G=0)差分接收信號=S1-S2=S(S1=-S2=S/2,V

3、G=0)單端式傳輸同模傳輸差動傳輸第4頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司訊號接收的基本型式：、Single end(單端式)傳輸差分模式接收，結果？、Common mode(同模)傳輸差分模式接收，結果？、Differential mode(差分)傳輸同模模式接收，結果？SGS1S2S1VGS2差分接收信號=?差分接收信號=?同模接收信號=?單端式傳輸同模傳輸差動傳輸第5頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司基本訊號的特性：、Single end(單端式)：、Common mode(共/同模)：、Differential mode(差分/差動

4、)：優點：簡單的信號處理、線材低成本（COAXIAL除外，成本較高）缺點：工作電壓較高、高頻易干擾（COAXIAL除外，最不受干擾）基本上同模傳輸是用以模擬雜訊或做為量測線材平衡特性的用途，並不用在一般的信號傳輸優點：低電壓、有抵消同模雜訊的功能（高頻性能價格比，最優）缺點：信號處理成本較高第6頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司基本線路終端結構的高頻特性：、Open(開路斷路)：、Short(短路)：4、Unmatching(不匹配)：特性：訊號全反射，且相位相同、Matching Load(匹配負載)：open特性：訊號全反射，但相位相反short特性：訊號全吸收

5、不反射Matching Load特性：訊號部分吸收，部分反射Unmatching Load第7頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司基本線路終端結構的高頻特性：、Open(開路斷路)：i IiVvv,、Short(短路)：特性：訊號全反射，且相位相同Open I=0特性：訊號全反射，但相位相反shortrViVr Ii Ir Ii Ivvvvvv=0r IrVvv,i IiVvv,r IrVvv,iVrVrViVvvvv=+0第8頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司基本線路的高頻傳輸概況現實的線路不可能做到完全匹配，故訊號在線路中傳輸是現實的線

6、路不可能做到完全匹配，故訊號在線路中傳輸是一連串的穿透一連串的穿透(吸收吸收)及反射的結果及反射的結果缺陷接收端發射端第9頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司 訊號的基本概念訊號的基本概念 網路分析儀網路分析儀(NA)簡介簡介 時域反射儀時域反射儀(TDR)簡介簡介 參數的意義參數的意義 NA/TDR量測方式簡介量測方式簡介 NA與與TDR的比較的比較徐玉宗教育訓練主題教育訓練主題第10頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer網路分析儀簡介網路分析儀簡介RFOUTRABPort1Port2S-Parameter T

7、est SetAPC-7 ConnectorAPC-7 3.5 mm/SMAAdaptor第11頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer 內部結構內部結構IncidentTransmittedReflectedDUTSource Signal SeparationReceiver/DetectorProcessor/DisplayIncidentReflectedTransmittedRFOUT/R A B類比訊號類比訊號第12頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer 的量測概念的量測概

8、念Incident(R)(入射波入射波)Transmitted(B)(傳輸波傳輸波)Reflected(A)(反射波反射波)DUTReflection(反射反射)Reflected(A)Incident(R)SWR(駐波比駐波比)S11,S22(S-參數參數)ImpedanceAdmittanceReflectionCoefficient(反射係數反射係數)ReturnLossTransmission(傳輸波傳輸波)Transmitted(B)Incident(R)Gain/Loss(增益增益/損耗損耗)S21,S12(S-參數參數)TransmissionCoefficient(傳輸係數傳輸

9、係數)InsertionPhaseGroupDelaySource 類比訊號類比訊號第13頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer 的量測圖形的量測圖形衰減遠端串音衰減遠端串音第14頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司)RR if(VVlog20 RVRVlog10 PPlog10 dB2112101212221210=dB:the ratio of the magnitudes of 2 quantitiesPower:10 dB 10 times 20 dB 100 times-10 dB 1/10-20 dB

10、 1/1003 dB 2 times-3 dB 1/2Voltage:20 dB 10 times-20 dB 1/106 dB 2 times-6 dB 1/2dB=10 log10P2P1Basic ConceptsWhat is dB?第15頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司DUTMonitor(Response)E outputE inputSource(Stimulus)E outputGain or Loss =E outputE inputdB=20 log10V2V1dB=10 log10P2P1E outputE input 1,called Ga

11、inIFE outputE input 0 dB,called GainIF0)=R+jwxCL=第25頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義是指輸出電壓（Vout）與入射電壓（Vin），相比訊號損耗剩下多少。一般是用NA來量測，可由儀器直接量得，並且以dB的型式表示其公式如下：=10 log(Pout/Pin)=20 log(Vout/Vin)如果ATT數值越趨近於0時，表示訊號損耗的情況越少。反之，ATT數值越負(越小)時，表示訊號損耗的情況越嚴重。衰減插入損失（，AttenuationInsertion Loss）VinVout第26頁Ghiatek T

12、echnologies佳燁科技股份有限公司參數的意義是指在訊號在傳輸線上，由輸入端號到達接收端所需的時間，依訊號型式可分為：一、單端延遲（Single Ended Delay）二、差動延遲（Differential Mode Delay）三、同模延遲（Common Mode Delay）傳播延遲時間（Delay）Delay第27頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義是指在不同的訊號線上，訊號到達接收端的時間差，也就是Delay的差值，常見的Delay可分為二種：一、差分對內延遲差（Intra-pair Skew），是指輸入差分訊號下，同一對線內兩導線之Sing

13、le-end Delay的差值（相減）。二、差分對間延遲差（Inter-pair Skew），是指不同對線間之Differential Delay的差值（相減）。如果Delay Skew數值越小時，表示訊號傳輸的時間差越小，線材的傳輸特性較一致。反之，Delay Skew數值越大時，表示訊號傳輸的時間差越多，線材的傳輸特性較不一致。傳播延遲時間差（Delay Skew）第28頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義指不同對線間之Differential Delay 相減。是分次以上量測再計算得到的Inter pair Skew（差分）對間延遲差（Inter-pa

14、ir Skew）第29頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義差分對內延遲差（Intra-pair Skew）Intra pair SkewSkew=0指同一對線內兩導線之Single-end Delay相減。是在TDR上設定Differential訊號，一次直接可以量得第30頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義兩線路之間互相干擾的電磁雜訊，一般會隨著頻率之昇高而增加。其量測可以 NA 或 TDR 來量得，其計算公式如下：Xtalk=10 log(Pout/Pin)=20 log(Vout/Vin)in dB by NAXta

15、lk=Vout/Vin in%by TDR如果Xtalk數值越趨近於0 dB(or 近100%)時，表示雜訊干擾的情況越嚴重。反之，XtalkdB數值越負(or 近 0%)時，表示雜訊干擾的情況越少。串音（Xtalk，Cross talk）第31頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義串音主要分為二大類:近端串音NEXT=20 log(Vnear/Vin)in dB or Vnear/Vinin%遠端串音FEXT=20 log(Vfar/Vin)in dB or Vfar/Vin in%串音（Xtalk，Cross talk）VinVfarVnear第32頁Gh

16、iatek Technologies佳燁科技股份有限公司參數的意義是指訊號通過待測物時波形上昇時間變長的情形，上昇時間越長，訊號愈高頻的部分衰退的越嚴重，可使用的頻寬範圍也就越小。0.35=上昇時間衰退（ns）頻寬（GHz）上昇時間衰退（Tr，Risetime degradation）Tr_sys:系統上升時間系統上升時間(含連接線及治具含連接線及治具)Tr_mea:最終量測上升時間最終量測上升時間(含連接線及治具再加上被測線含連接線及治具再加上被測線)Tr_dut:待測物本身之上升時間待測物本身之上升時間Tr_dut=(Tr_mea2-Tr_sys2)-DVI req.DUT80%20%Tr

17、_sysTr_mea第33頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司 訊號的基本概念訊號的基本概念 網路分析儀網路分析儀(NA)簡介簡介 時域反射儀時域反射儀(TDR)簡介簡介 參數的意義參數的意義 NA/TDR量測方式簡介量測方式簡介 NA與與TDR的比較的比較徐玉宗教育訓練主題教育訓練主題第34頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer Fundamental Transmission Parameters CalibrationNetwork AnalyzerRRFoutBAS-ParameterTest SetP1

18、P2RSRPMatch PadNAs P2RSRPMatch PadNA Thru Calibration 網路分析儀傳輸校正Thru Kit第35頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer Fundamental Transmission Parameters Network AnalyzerRRFoutBAS-ParameterTest SetP1P2RSRPMatch PadNAs P2RSRPMatch Pad衰減(，Attenuation)延遲(VR，Delay)延遲差(Skew)由Delay(max)-Delay(min)計算得到

19、第36頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Network Analyzer Fundamental Transmission Parameters Network AnalyzerRRFoutBAS-ParameterTest SetP1P2RSRPMatch PadNAs P2RSRPMatch Pad遠端串音(Far End Cross Talk)Network AnalyzerRRFoutBAS-ParameterTest SetP1P2RSRPMatch PadNAs P2RSRPMatch Pad近端串音(Near End Cross Talk)第37頁Gh

20、iatek Technologies佳燁科技股份有限公司TDR mode calibrationTDRInputOpenTDRInputOpenOpen 校正量測位置Load 校正50 電壓位準Single end 單端式Differential 差動common 共模LoadLoad第38頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司TDR mode measure voltageTDRDUTInputOpenTDRDUTInputOpen特性阻抗(Characteristic Impedance)Single end ImpedanceCommon mode Impedan

21、ceDifferential ImpedanceSingle end 單端式Differential 差動common 共模第39頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Zo=50 Zo=75 Matching？第40頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司TDR mode measure time延遲(VR，Delay)=t/2=(t2-t1)/2延遲差(Skew)由Delay(max)-Delay(min)計算得到TDRInputOpenTDRDUTInputOpent1t2t第41頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司T

22、DT mode measure transmission voltageTDRDUTInputOutputTDRDUTInputOutput上升時間(Rise time)串音(Cross talk)Single end 單端式Differential 差動common 共模第42頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司TDT mode measure transmission time延遲(VR，Delay)=t=(t2-t1)延遲差(Skew)由Delay(max)-Delay(min)計算得到TDRDUTInputOutputTDRInputOutputt1t2t第4

23、3頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Near and Far End CrosstalkZoZoZoZoMain LineAdjacent LineScope InputForward/Far EndZoZoZoMain LineAdjacent LineZoScope InputReverse/Near End第44頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司Crosstalk MeasurementsUse transmission mode.Inject signal on one line and observe signal on ano

24、ther lineVariable risetime especially helpful to test at real edge speeds(normalization)Crosstalk is primarily a di/dt effectInputCrosstalk第45頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司 訊號的基本概念訊號的基本概念 網路分析儀網路分析儀(NA)簡介簡介 時域反射儀時域反射儀(TDR)簡介簡介 參數的意義參數的意義 NA/TDR量測方式簡介量測方式簡介 NA與與TDR的比較的比較徐玉宗教育訓練主題教育訓練主題第46頁Ghiatek Te

25、chnologies佳燁科技股份有限公司何謂網路分析儀(NA)基本上網路分析儀是一台掃頻的分析儀(頻譜分析儀)，因此我們可以設定起始頻率及終止頻率，如下圖，X軸就是網路分析儀的頻率，Start就是掃頻的起始頻率；Stop就是掃頻的截止頻率，意思也就是說網路分析儀所發射出來的頻率範圍為起始頻率至終止頻率之間。網路分析儀不論反射或傳輸均只能量得被測物整體的特性。第47頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司 我們談到X軸是頻率，那麼Y軸是什麼呢?原來在之前我們談到的參數(如Impedance、RL、SWR、Attenuation、Delayect.等)就是被放在Y軸,所以從上

26、面的圖形可知,無論量測上面所述任一種參數,X軸始終都是Frequency。何謂網路分析儀(NA)第48頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司何謂時域反射儀(TDR)時域反射儀(Time Domain Reflectometry，TDR)，是利用高頻下阻抗不匹配時訊號會反射的原理，結合訊號產生器及示波器，來量測高頻訊號在被測物內反射的現象，是以時間為橫軸，電壓為縱軸來表示訊號反應的狀況，從而得知被測物內每一點的特性。TDT模式則量測訊號傳輸後的特性，是為被測物整體的特性。第49頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司時域反射儀(TDR)與網路分析儀(NA)的異同NA及TDR均是量測被測物，傳輸及反射特性的儀器NA的X軸是頻率頻率(如下左圖)，但TDR的X軸卻是時間(如下右圖)；NA的Y軸可以是Log、Linear、Delay、SWR；而TDR的 Y 軸基本上只有電壓的形式，只不過透過轉換之後可以變成Impedance。NA量得的反射及傳輸特性均為被測物整體特性，而TDR的反射特性是被測物每一點的特性，傳輸特性則為整體特性。NA是量測頻域特性，TDR則是時域特性，其量測條件不同，不能任意轉換對應。第50頁Ghiatek Technologies佳燁科技股份有限公司OVER