圖5.1-1
器設備的組合及證証。
，其中大約可分為以下幾個部份：
一、終端極化區(Polarized Termination)
二、傳輸線區(Transmission Line Region)
三、傳輸線觸波產生器控制盒(TLPG Control Box)
四、電源供應器(Power Supplies)
五、待測元件探測區(DUT Probe)
六、量測儀器(Measurement Equipment)
以下將針對此六個區域逐一詳加解說。
：
L1傳輸線上預先充電的電壓；
衝。
必需使用崩潰電壓大於充電電壓的高功率Schottky二極體。
又Schottky二極體在順向偏壓時的開啟電壓較低，因此才能
很快將負向反射波消除。至於阻抗匹配部份，由於必需與
傳輸線的特性阻抗匹配，而一般傳輸線的特性阻抗約在50
歐姆左右，因此以一個27歐姆的電阻搭配一個50歐姆的可
變電阻來做調整。
此外在設計此終端極化電路時，為了考慮整個迴路的遮蔽
(Shield)效應，整個極化電路要放入一鋁或銅製的金屬盒內
。另一方面要將待測元件中需接地的接腳以同軸傳輸線連
接到此盒的接地端上，因此必需用到BNC接頭及連接器做
連接。
觸波的L1部份，另一個為傳送觸波的L2部份。其中L1傳輸
線的長度可用來調整觸波的脈寬，每公尺長的傳輸線長度
約可產生10奈秒的觸波脈寬。一般而言愈小的元件需用愈
短的L1傳輸線，因為在此系統中，觸波脈寬即代表了在某
一測試電壓下每次所提供測試能量的大小，欲避免元件在
二次崩潰點附近偏壓太久而導致損毀，因此必需小心選擇
L1傳輸線的長度。至於 L2傳輸線的部份，在前面的理論中
知道是影響觸波波形的因素，因此當然是能愈短愈好。
在於傳輸線材質的部份，如欲考慮減少雜訊(Noise)的干擾
而使觸波有較完善的波形產生，可使用遮蔽效應較佳的材
質。另外一點，由於L1傳輸線需做預先充電的動作，因此
其中的介電質必需要能承受充電電壓的電位而不至崩潰或
漏電。
的遮蔽效果，才不致影響傳送出去的觸波。其接觸必需良
好，以降低高頻雜訊的影響。繼電器開關的選擇很特別，
不能使用一般的繼電器，因一般的繼電器很容易產生雜訊
。為了要能維持高頻的切換動作而且能耐高電壓/電流的
通過下運作，且避免雜訊之產生，此特殊的繼電器必要採
用水銀式繼電器(Mercury Relay)。
整個控制電路以特製的厚鋁(銅)盒完全包住，以達成完整
的遮蔽效應。其中水銀繼電器是以5伏特的電壓源來作開
關控制。另外在L1 軸心處的接點除了接到繼電器外，尚
串聯了一個10Ｍ歐姆的高電阻再連接到高電壓的直流電源
供應器正端，以對傳輸線做充電之用。而為提供較完整之
迴路及遮蔽效應，L1及L2 傳輸線的遮蔽層必需用良好的導
線連接在一起。
對傳輸線預先充電的充電電源，另一個是用來控制水銀繼
電器開關的控制電源。這充電電源，必需要能提供可調且
高的電壓(約數千伏)，以產生不同的觸波脈衝電壓,一般常
用的電源儀器是Keithley 237或2410，它可提供高達±1100
伏特的電壓源，並有幾種波形輸出方式，可用電腦控制。
而用來控制水銀繼電器的控制電源，必需可程式化，因為
在操作傳輸線觸波產生器時，欲產生一個觸波時，開關的
控制必須分成三個階段：首先在充電電源開始充電時，控
制電源必需先供應0伏特的電源10毫秒(Millisecond)以關閉
水銀繼電器；接著才提供5伏特的電壓3毫秒以打開水銀繼
電器，在此時即會產生觸波；最後回到0伏特維持20毫秒
以再度關閉水銀繼電器。如此即完成一個觸波的產生，控
制電源只開啟水銀繼電器3毫秒是為了要避免充電電源持
續提供直流電源而造成待測元件因過度偏壓而隕壞。
，如圖5.2-3所示。傳輸線觸波產生器的控制盒被黏掛在探
測機械手臂(Probe Manipulator)旁，如此可使 L2的長度最短
。L2同軸傳輸線要延伸到探針 (Probe Needle)處，其軸心與
探針接線連接。探針最好是採用鎢合金(Tungsten)材質，以
承受瞬間的高放電電流。L2軸心所連接的探針由於必須穿
過電流轉換探測器(Current Probe)，必須稍微折彎，也因此
這探針的長度需較長。L2的遮蔽線必須與待測元件之接
地端的探針相連接，以確保整個待測元件在一個單一封閉
的區域路徑中。待測元件的接地探針也必需以同軸傳輸線
連接到終端極化盒上。電流轉換探測器可選用 Tektronix的
CT-1或CT-2，它們可提供每毫安培產生5毫伏特或1毫伏特
的轉換，但需考慮其最大電流及頻率範圍的限制。最後由
於所產生的觸波為高電壓觸波，因此在量測電壓時，是以
HP 10440A 100:1, 10Mohm 2.5pF的電壓探測器 (Voltage Probe)
接上迷你探測接頭(Mini Probe Socket)來使用，而使電壓下降
100倍來量測。
的高頻數位儲存式示波器。將HP 10440A電壓探測器及
Tektronix CT-1 (或CT-2)電流探測器連接到示波器上時，要
注意阻抗的匹配，示波器必需選擇單極觸波(Single-pulse
trigger)的抓取方式，才能夠觀測到瞬間的電壓/電流變化關
係,如此即可完成一套傳輸線觸波產生器。
，至於要如何驗證呢？從傳輸線的理論中可知，這個系統
有兩個主要的控制變因可影響到觸波的變化。首先是待測
負載電阻，其影響為：
約等於特性阻抗時，觸波電壓的大小約為充電電源
的一半；
電壓值由方程式(4)所決定，而接著會有再一個2T1
週期的階梯波。
， (4) 以10公尺的L1傳輸線搭配50歐姆和100歐姆的負載電阻，在
100伏特充電電壓測試下，得到圖5.2-4的結果，所產生的波
形變化完全與理論符合。
其次影響到觸波變化的另一項因素為L1 傳輸線長度，它也
是控制觸波脈寬的重要因素，由理論中可知，約每公尺的
L1可產生10奈秒的脈寬。圖5.2-5 是以三條不同長度的同軸
傳輸線搭配50歐姆阻抗，在100伏特充電電壓下，所得的觸
波波形。三條傳輸線的長度分別為1.8公尺、10公尺以及15
公尺，它們應可產18奈秒、100奈秒以及150奈秒脈寬的觸
波。實驗量測所得完全與理論相符合。
藉由上述的驗證，可知這臺傳輸線觸波產生器已架設成功
，接著就是將這傳輸線觸波產生器應用於元件的實際量測
及分析上。