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什么是TDR？ TDR是英文Time Domain Reflectometry 的縮寫，中文名叫時(shí)域反射計(jì)，是測(cè)量傳輸線特性阻抗的主要工具。TDR主要由三部分構(gòu)成：快沿信號(hào)發(fā)生器，采樣示波器和探頭系統(tǒng)。( d% ]! O4 t+ q" u: ^
+ p! w$ l9 } }' b4 N! i4 YTDR測(cè)試原理
+ Z2 t- o) q$ H3 p3 vTDR通過向傳輸路徑中發(fā)送一個(gè)脈沖或者階躍信號(hào)，當(dāng)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(xù)傳輸。只要知道發(fā)射波的幅度及測(cè)量反射波的幅度，就可以計(jì)算阻抗的變化。同時(shí)只要測(cè)量由發(fā)射到反射波再到達(dá)發(fā)射點(diǎn)的時(shí)間差就可以計(jì)算阻抗變化的相位。
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圖(1) TDR示意圖 : F1 ^3 ^# s* ~/ F0 I
根據(jù)反射原理，反射系數(shù)) I6 _- m) p" \. d
1 }0 A# `0 q( u5 F( E/ M0 K
公式(1)中，ZDUT是待測(cè)器件的阻抗，Z0是TDR的輸出阻抗，通常為50ohm標(biāo)準(zhǔn)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(cè)得，算出反射系數(shù)ρ，從而算出待測(cè)器件的阻抗ZDUT。. c) `: t/ q: Y; b: I* Z7 ?
# J6 p* C0 W6 ^- W5 Q, k5 @1 }
算出待測(cè)器件的阻抗，接下來(lái)再來(lái)看看待測(cè)器件的電氣長(zhǎng)度如何計(jì)算。/ w1 n& w3 q: w2 _+ Q
2 m1 \- v+ O! ?TDR產(chǎn)生一個(gè)階躍信號(hào)到待測(cè)器件中，會(huì)產(chǎn)生入射波，入射波經(jīng)過時(shí)延TD之后在待測(cè)器件中遇到阻抗不連續(xù)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)過時(shí)延TD到達(dá)TDR的輸出端。$ u( a: s6 m1 `2 {, S& j6 D
通過仿真工具模擬TDR，如圖(2)* {, Y) H7 d3 X/ ~3 f7 p
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圖(2) 模擬TDR ( {' X% m, X0 |+ {" Y2 p! {1 a8 p
模擬采樣示波器上看到的電壓和阻抗曲線，如圖(3)，圖(4)4 m' f* H. Z7 y- u, |2 ^+ A
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圖(3) 電壓曲線
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5 _7 ?7 e4 I% ?) f ~圖(4) 阻抗曲線
: q& s* n! t/ M0 q4 k5 C( N在圖(4)中可以看到，當(dāng)負(fù)載呈容性不連續(xù)時(shí)，阻抗會(huì)偏低；當(dāng)負(fù)載呈感性不連續(xù)時(shí)，阻抗會(huì)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。
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圖(5) 感性阻抗不連續(xù) # w" }) y7 _' J0 h+ v
$ N1 A# y9 A* L. ?, b圖(6) 容性阻抗不連續(xù)
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