TDR測試原理

TDR是英文Time Domain Reflectometry 的縮寫(xiě)，中文名叫時(shí)域反射計，是測量傳輸線(xiàn)特性阻抗的主要工具。TDR主要由三部分構成：快沿信號發(fā)生器，采樣示波器和探頭系統。

TDR測試原理

TDR通過(guò)向傳輸路徑中發(fā)送一個(gè)脈沖或者階躍信號，當傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時(shí), 部分能量會(huì )被反射, 剩余的能量會(huì )繼續傳輸。只要知道發(fā)射波的幅度及測量反射波的幅度，就可以計算阻抗的變化。同時(shí)只要測量由發(fā)射到反射波再到達發(fā)射點(diǎn)的時(shí)間差就可以計算阻抗變化的相位。

圖(1) TDR示意圖

根據反射原理，反射系數

公式(1)中，ZDUT是待測器件的阻抗，Z0是TDR的輸出阻抗，通常為50ohm標準電阻，Vrefelected和Vincident分別是反射波幅度和入射波幅度，可以通過(guò)示波器測得，算出反射系數ρ，從而算出待測器件的阻抗ZDUT。

算出待測器件的阻抗，接下來(lái)再來(lái)看看待測器件的電氣長(cháng)度如何計算。

TDR產(chǎn)生一個(gè)階躍信號到待測器件中，會(huì )產(chǎn)生入射波，入射波經(jīng)過(guò)時(shí)延TD之后在待測器件中遇到阻抗不連續的地方，又會(huì )產(chǎn)生發(fā)射波，反射波將會(huì )疊加在入射波上，再經(jīng)過(guò)時(shí)延TD到達TDR的輸出端。

通過(guò)仿真工具模擬TDR，如圖(2)

圖(2) 模擬TDR

模擬采樣示波器上看到的電壓和阻抗曲線(xiàn)，如圖(3)，圖(4)

圖(3) 電壓曲線(xiàn)

圖(4) 阻抗曲線(xiàn)

在圖(4)中可以看到，當負載呈容性不連續時(shí)，阻抗會(huì )偏低；當負載呈感性不連續時(shí)，阻抗會(huì )偏高。PCB中常見(jiàn)的阻抗不連續的地方, 過(guò)孔、焊盤(pán)、拐角通常呈容性，跨分割處、breakout等通常呈感性。

圖(5) 感性阻抗不連續

圖(6) 容性阻抗不連續