TDR測試原理

TDR是英文Time Domain Reflectometry 的縮寫，中文名叫時域反射計，是測量傳輸線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(tǒng)。

TDR測試原理

TDR通過向傳輸路徑中發(fā)送一個脈沖或者階躍信號，當傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時, 部分能量會被反射, 剩余的能量會繼續(xù)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。同時只要測量由發(fā)射到反射波再到達發(fā)射點的時間差就可以計算阻抗變化的相位。

圖(1) TDR示意圖

根據(jù)反射原理，反射系數(shù)

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，可以通過示波器測得，算出反射系數(shù)ρ，從而算出待測器件的阻抗ZDUT。

算出待測器件的阻抗，接下來再來看看待測器件的電氣長度如何計算。

TDR產(chǎn)生一個階躍信號到待測器件中，會產(chǎn)生入射波，入射波經(jīng)過時延TD之后在待測器件中遇到阻抗不連續(xù)的地方，又會產(chǎn)生發(fā)射波，反射波將會疊加在入射波上，再經(jīng)過時延TD到達TDR的輸出端。

通過仿真工具模擬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，如圖(3)，圖(4)

圖(3) 電壓曲線

圖(4) 阻抗曲線

在圖(4)中可以看到，當負載呈容性不連續(xù)時，阻抗會偏低；當負載呈感性不連續(xù)時，阻抗會偏高。PCB中常見的阻抗不連續(xù)的地方, 過孔、焊盤、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(xù)

圖(6) 容性阻抗不連續(xù)