原文來自公眾號：工程師看海
隨著科學技術的不斷發展，對各數字接口的速度要求越來越高，對信號完整性的要求隨之越來越嚴苛。控製阻抗，是信號完整性重要要求之一，TDR是測量特性阻抗的基本技術。今天就來介紹下TDR測量的基本原理與應用。
TDR（Time Domain Reflectometry ）稱為時域反射計，是利用信號的反射來評估鏈路中阻抗變化的程度。它基本的工作原理見下圖：TDR測試設備的輸出阻抗是50歐姆，通過50Ω線纜連接到待測鏈路DUT，設備輸出一個上升沿非常抖的階躍信號給待測的傳輸環境，如果待測傳輸環境阻抗不連續，那麼將會發生反射（正反射或負反射），反射的信號被采樣，設備把待測環境的反射與標準阻抗生產的反射進行比較，就可以得到阻抗變化量，進而實現阻抗測量。
下圖是阻抗不連續時典型的時域波形圖，圖中是發生了正反射，綠色信號是理想的信號，紅色是實際反射後的信號，可以看到在信號的上升／下降邊沿產生了振鈴。
這裏額外介紹下，在使用示波器測量信號時，如果使用了較長的地線，會使得測量鏈路中環路電感增加，發生諧振，也會引起震蕩，使得測試不準確，因此在測量要求比較嚴格時，要使用接地彈簧進行信號測量。
下麵以實際采集波形來具體介紹TDR的應用，TDR設備連接到開路的終端，根據反射係數公式：
Z1＝50Ω，Z2為開路，此時Z2阻抗為無窮大，是正反射，反射係數＝1，那麼入射的電壓的幅度Vinc，到達終端時幅值就會全反射，入射信號和反射信號疊加為2Vinc，在下圖中，250mV的信號，達到終端後變為500mV，這就是終端開路，阻抗無窮大時，終端端接無效的時域波電壓波形。
由TDR原理可知，TDR除了可以測量阻抗，當然也可以測量距離，比如測量線路長度。下麵看下終端開路時的阻抗波形，反射1是設備接入待測鏈路的連接點，從阻抗曲線可以看出，連接點阻抗突變，信號會產生一次反射，在全反射位置處，鏈路是開路狀態，此時阻抗為無窮大。
在反射1和全反射之間可以看到時間大約相差500ps，由於TDR的測量過程，是設備輸出信號到終端再反射回來的過程，因此信號走了雙倍線路長度，那麼信號走的單程時間就是500／2＝250ps。在普通FR4類PCB中，信號的速度大於是6 inch／ns （0．01524 cm／ps），高速板材介電常數小一點，信號速度略高一些。如果是FR4板材的話，那麼就可以估算出走線的長度，大約是，0．01524＊（500／2）＝3．81cm。
以上就是TDR阻抗測量的基本原理與應用。
本文地址： /1742.html
網站內容如侵犯了您的權益，請聯係我們刪除。
