1、TDR測試儀簡介,產技中心 汪興,TDR工作原理TDR儀器在電線電纜測量中的應用TDR儀器使用時的注意事項,第一部分 TDR工作原理,TDR儀器時域反射模式原理,TDR=Time Domain Reflectometry原理:信號在某一傳輸路徑傳送,當傳輸路徑中發生阻抗變化時,一部分信號會被反射,另一部分信號會繼續延傳輸路徑傳輸; TDR是通過測量反射波的電壓幅度,從而計算出阻抗的變化; 同時,只要測量出反射點到發射點的時間值,就可計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置.,TDR儀器的基本構成,TDR系統主要由階躍信號源及高速采樣頭組成; 其中,階躍信號源的上升時間決定分辨阻抗不連續點的能力;高速采
2、樣頭決定阻抗變化位置的準確性.,如何計算阻抗值,從以上公式可知, 由于入射電壓為已知,故只要測量出反射點的電壓值,就可計算出反射系數值; 而儀器的輸出阻抗Z0 可由使用者自己設置,這樣就可計算出反射點的阻抗Z值.,如何計算阻抗變化點的位置,TDR可測量出反射點的傳輸延時,由傳輸延時值可計算出反射點的位置.,V=信號在介質中的傳輸速度 T=TDR儀器上讀取到的延時值 C=光速 = 介電常數,TDR經典的三個模型,1. 開路(OPEN)模型,TDR經典的三個模型,2. 短路(Short)模型,TDR經典的三個模型,3. 匹配負載(Load)模型,電壓與時間變化示意圖,反射系數與時間變化示意圖,阻抗
3、與時間變化示意圖,TDR測量阻抗不連續點示意圖,TDR儀器時域傳輸模式原理,TDT=Time Domain Transmission原理: 信號在某一傳輸路徑傳送,利用另外一采樣頭在遠端獲取并測量電壓脈沖值. TDT與TDR最大的區別就是, TDT必須采用兩個采樣頭.,第二部分 TDR在電線電纜測量中的應用,TDR測量內容,特性阻抗 (Impedance)延時 (Delay)延時差 (Skew)信號間的串音 (Crosstalk)上升時間(Rise-Time),特性阻抗(Impedance),1. 差模阻抗(Differential Mode Impedance ) 差分阻抗指在差分驅動時在兩
4、條傳輸線中測量的阻抗.,2. 共模阻抗(Common Mode Impedance) 共模阻抗指在兩條傳輸線并連在一起的阻抗.,3. 單模阻抗(Single Ended Mode Impedance) 其中一電極的電勢永遠保持為零，另一電極的電 勢隨信號變化所表現的特性 .,特性阻抗(Impedance),Delay是電信號從發送端到達測量端所用的時間。 可采用TDR及TDT兩種模式進行測試.,DUT,In,Out,Delay,延時(Delay),Skew信號在不同介質間傳輸的差異，分為對間延時差和對內延時差。可采用TDR及TDT兩種模式測試.,DUT Delay,In,Out,In,Out,
5、Skew,延時差(Skew),串音一般分為近端串音及遠端串音兩種.一般采用TDT模式進行測試;為防止多重反射產生的錯誤信號,在測試串音時必須加上終端匹配電阻.,串音(Crosstalk),采樣頭(OUT),采樣頭(IN),采樣頭(IN),Load,Rise Time信號的上升邊沿的幅值一般是指從10%上升到90%所用的時間。一般采用TDT模式進行測試.,Rise Time,上升時間(Rise-Time),0,1,90%,10%,影響測試結果的因素,諸多因素影響到測試結果,如TDR系統的階躍響應及采樣頭性能,連接線(或探頭)與待測物連接點的性能,多重反射和測試中使用的參考阻抗的精度等等.,第三部
6、分 TDR儀器使用時的注意事項,TDR測量時應注意的問題,選擇測試類型上升時間的設置靜電及TDR模塊的保護,TDR測試類型的設定,1. 選定TDR及TDT模式 ; 2. 設定差分還是其他模式 ; 3. 確定測量的上升時間(Rise-Time) ; 4. 有效的校驗方式及方法;,*實線為理想值, 虛線為實際測量值,TDR儀器中上升時間的意義,TDR儀器中上升時間的意義,如果TDR系統分辨率不足, 間隔小或間隔緊密的不連續點可能平滑成一個小小的畸變, 這不但會隱藏某些不連續點, 而且會導致讀數的不準確;準確的測試系統上升時間應該包括: TDR采樣頭所產生的脈沖上升時間以及探頭或連接線的上升時間.,
7、諸多因素影響到TDR系統分辨待測對象中間隔緊密不連續點的能力,而TDR測量時所發射階躍脈沖的上升時間是最重要的.,1. 一般情況下, 我們希望TDR測量系統有一個非常快的上升時間以提供更好的測試分辨率, 但在某些特定的情況下, 極快的上升時間會給出誤導性結果; 2. 為了與實際信號保持一致, 很多標準規範中都會特意強調測試時所用的上升時間; 如 Serial ATA 70ps; DVI 75ps; HDMI 200ps等等. 3. 不同的儀器供應商有不同的方法來設置上升時間;,設置測量時的上升時間,靜電及TDR模塊的保護,1.靜電產生的原因 1) 走路時會產生靜電; 2) 摩擦物品時會產生靜電
8、; *人體可以儲存高達35000V的靜電, 而10000V的人體靜電可經常存在; 2.TDR模塊的原理及保護 要保證更快的上升時間,就必須盡可能的減少保護 電路的使用.,EOS=Extended Over Stress 增強式過載,低電壓EOS現象對TDR模塊的損壞,TDR采樣頭損壞前後圖示對比,1. 由于TDR采樣頭無保護電路,故輸入電壓僅僅3V就可超出其設計極限,而大多數靜電都大大超出在此範圍;2. TDR測試平台上人員及測試物品的移動都會產生大量靜電;3. 測試測量過程中,浮動的連接線可以很容易的累積靜電;4. 靜電保護可以有效地減少高電壓靜電的出現,但仍會殘 余部分靜電電荷,而此類無法完全釋放的電荷又很容易累積,從而產生EOS過勞損壞的情況;5. 重復多次的低電壓EOS輸入TDR采樣頭模塊會損壞取樣二管, 大多數TDR采樣模塊的損壞都是此種現象造成;,小結,Angilent86100A儀器圖示,TEK TDS8000 儀器圖示,TEK 11801C 儀器圖示,謝 謝!,
