什么是TDR(TDR测试原理分析)

什么是TDR?

TDR是英文Time Domain Reflectometry的缩写,中文名称为time domain reflectometer,是测量传输线特性阻抗的主要工具。TDR主要由三部分组成:快速边沿信号发生器、采样示波器和探针系统。

TDR测试原理

TDR向传输路径发送脉冲或阶跃信号。当传输路径中阻抗发生变化时,一部分能量会被反射,剩余的能量会继续传输。只要知道发射波的振幅,并测量反射波的振幅,就可以计算阻抗的变化。同时,只需测量反射波到发射点的时间差,就可以计算出阻抗变化的相位。

图(1) TDR示意图

根据反射原理,反射系数

式(1)中,ZDUT为被测器件的阻抗,Z0为TDR的输出阻抗,通常为50欧姆标准电阻,Vref selected和Vincident分别为反射波和入射波的幅度,可以用示波器测量,计算出反射系数,从而计算出被测器件的阻抗ZDUT。

计算被测设备的阻抗,然后看如何计算被测设备的电长度。

TDR产生一个阶跃信号给被测设备,被测设备将产生入射波。入射波经过延时TD后,会遇到被测器件中阻抗不连续的地方,也会产生发射波。反射波将叠加在入射波上,经过时间延迟TD后到达TDR的输出。

用仿真工具模拟TDR。

模拟采样示波器上的电压和阻抗曲线,如图3和图4所示。

图(3)电压曲线

图(4)阻抗曲线

从图(4)可以看出,当负载为容性不连续时,阻抗会较低;当负载为电感不连续时,阻抗会很高。在PCB阻抗不连续的地方,过孔、焊盘和拐角通常是电容性的,而交叉分隔、分支等通常是电感性的。

电感阻抗不连续性

电容阻抗不连续性

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