tdr測(cè)試儀簡(jiǎn)介

1、TDR測(cè)試儀簡(jiǎn)介,,產(chǎn)技中心 汪興,TDR工作原理TDR儀器在電線電纜測(cè)量中的應(yīng)用TDR儀器使用時(shí)的注意事項(xiàng),第一部分 TDR工作原理,TDR儀器時(shí)域反射模式原理,TDR=Time Domain Reflectometry原理:信號(hào)在某一傳輸路徑傳送,當(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時(shí),一部分信號(hào)會(huì)被反射,另一部分信號(hào)會(huì)繼續(xù)延傳輸路徑傳輸; TDR是通過測(cè)量反射波的電壓幅度,從而計(jì)算出阻抗的變化; 同時(shí),

2、只要測(cè)量出反射點(diǎn)到發(fā)射點(diǎn)的時(shí)間值,就可計(jì)算出傳輸路徑中阻抗變化點(diǎn)的位置.,TDR儀器的基本構(gòu)成,TDR系統(tǒng)主要由階躍信號(hào)源及高速采樣頭組成; 其中,階躍信號(hào)源的上升時(shí)間決定分辨阻抗不連續(xù)點(diǎn)的能力;高速采樣頭決定阻抗變化位置的準(zhǔn)確性.,如何計(jì)算阻抗值,,從以上公式可知, 由于入射電壓為已知,故只要測(cè)量出反射點(diǎn)的電壓值,就可計(jì)算出反射系數(shù)ρ值; 而儀器的輸出阻抗Z0 可由使用者自己設(shè)置,這樣就可計(jì)算出反射點(diǎn)的阻抗Z值.,如何計(jì)算阻抗

3、變化點(diǎn)的位置,TDR可測(cè)量出反射點(diǎn)的傳輸延時(shí),由傳輸延時(shí)值可計(jì)算出反射點(diǎn)的位置.,V=信號(hào)在介質(zhì)中的傳輸速度 T=TDR儀器上讀取到的延時(shí)值 C=光速 ε= 介電常數(shù),TDR經(jīng)典的三個(gè)模型,1. 開路(OPEN)模型,TDR經(jīng)典的三個(gè)模型,2. 短路(Short)模型,TDR經(jīng)典的三個(gè)模型,3. 匹配負(fù)載(Load)模型,電壓與時(shí)間變化示意圖,反射系數(shù)與時(shí)間變化示意圖,阻抗與時(shí)間變化示意圖,TDR測(cè)量阻抗不連續(xù)點(diǎn)示

4、意圖,TDR儀器時(shí)域傳輸模式原理,TDT=Time Domain Transmission原理: 信號(hào)在某一傳輸路徑傳送,利用另外一采樣頭在遠(yuǎn)端獲取并測(cè)量電壓脈沖值. TDT與TDR最大的區(qū)別就是, TDT必須采用兩個(gè)采樣頭.,第二部分 TDR在電線電纜測(cè)量中的應(yīng)用,TDR測(cè)量?jī)?nèi)容,特性阻抗 (Impedance)延時(shí) (Delay)延時(shí)差 (Skew)信號(hào)間的串音 (Crosstalk)上升時(shí)

5、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(qū)動(dòng)時(shí)在兩條傳輸線中測(cè)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(shì)永遠(yuǎn)保持為零，另一電

6、極的電 勢(shì)隨信號(hào)變化所表現(xiàn)的特性 .,,特性阻抗(Impedance),Delay是電信號(hào)從發(fā)送端到達(dá)測(cè)量端所用的時(shí)間。 可采用TDR及TDT兩種模式進(jìn)行測(cè)試.,DUT,,,,In,Out,Delay,延時(shí)(Delay),Skew信號(hào)在不同介質(zhì)間傳輸?shù)牟町?，分為?duì)間延時(shí)差和對(duì)內(nèi)延時(shí)差?？刹捎肨DR及TDT兩種模式測(cè)試.,DUT Delay,,,,In,Out,,,,In,Out,,Skew,延時(shí)差(Skew),串音

7、一般分為近端串音及遠(yuǎn)端串音兩種.一般采用TDT模式進(jìn)行測(cè)試;為防止多重反射產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào),在測(cè)試串音時(shí)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(hào)的上升邊沿的幅值一般是指從10%上升到90%所用的時(shí)間。一般采用TDT模式進(jìn)行測(cè)試.,,,,,Rise Time,,上升時(shí)間(Rise-Time),,,,0,1,,90%,10%,

8、,,影響測(cè)試結(jié)果的因素,諸多因素影響到測(cè)試結(jié)果,如TDR系統(tǒng)的階躍響應(yīng)及采樣頭性能,連接線(或探頭)與待測(cè)物連接點(diǎn)的性能,多重反射和測(cè)試中使用的參考阻抗的精度等等.,第三部分 TDR儀器使用時(shí)的注意事項(xiàng),TDR測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的問題,選擇測(cè)試類型上升時(shí)間的設(shè)置靜電及TDR模塊的保護(hù),TDR測(cè)試類型的設(shè)定,1. 選定TDR及TDT模式 ; 2. 設(shè)定差分還是其他模式 ; 3. 確定測(cè)量的上升時(shí)間(Rise-T

9、ime) ; 4. 有效的校驗(yàn)方式及方法;,*實(shí)線為理想值, 虛線為實(shí)際測(cè)量值,TDR儀器中上升時(shí)間的意義,TDR儀器中上升時(shí)間的意義,如果TDR系統(tǒng)分辨率不足, 間隔小或間隔緊密的不連續(xù)點(diǎn)可能平滑成一個(gè)小小的畸變, 這不但會(huì)隱藏某些不連續(xù)點(diǎn), 而且會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)的不準(zhǔn)確;準(zhǔn)確的測(cè)試系統(tǒng)上升時(shí)間應(yīng)該包括: TDR采樣頭所產(chǎn)生的脈沖上升時(shí)間以及探頭或連接線的上升時(shí)間.,諸多因素影響到TDR系統(tǒng)分辨待測(cè)對(duì)象中間隔緊密不連續(xù)點(diǎn)的能力

10、,而TDR測(cè)量時(shí)所發(fā)射階躍脈沖的上升時(shí)間是最重要的.,1. 一般情況下, 我們希望TDR測(cè)量系統(tǒng)有一個(gè)非?？斓纳仙龝r(shí)間以提供更好的測(cè)試分辨率, 但在某些特定的情況下, 極快的上升時(shí)間會(huì)給出誤導(dǎo)性結(jié)果; 2. 為了與實(shí)際信號(hào)保持一致, 很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)中都會(huì)特意強(qiáng)調(diào)測(cè)試時(shí)所用的上升時(shí)間; 如 Serial ATA 70ps; DVI 75ps; HDMI 200ps等等. 3. 不同的儀器供應(yīng)商有不同的方法來設(shè)置上升時(shí)

11、間;,設(shè)置測(cè)量時(shí)的上升時(shí)間,靜電及TDR模塊的保護(hù),1.靜電產(chǎn)生的原因 1) 走路時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電; 2) 摩擦物品時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電; *人體可以儲(chǔ)存高達(dá)35000V的靜電, 而10000V的人體靜電可經(jīng)常存在; 2.TDR模塊的原理及保護(hù) 要保證更快的上升時(shí)間,就必須盡可能的減少保護(hù) 電路的使用.,EOS=Extended Over Stress 增強(qiáng)式過載,低電壓EOS現(xiàn)象對(duì)TDR模塊的

12、損壞,TDR采樣頭損壞前後圖示對(duì)比,,1. 由于TDR采樣頭無保護(hù)電路,故輸入電壓僅僅3V就可超出其設(shè)計(jì)極限,而大多數(shù)靜電都大大超出在此範(fàn)圍;2. TDR測(cè)試平臺(tái)上人員及測(cè)試物品的移動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生大量靜電;3. 測(cè)試測(cè)量過程中,浮動(dòng)的連接線可以很容易的累積靜電;4. 靜電保護(hù)可以有效地減少高電壓靜電的出現(xiàn),但仍會(huì)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(chǎn)生EOS過勞損壞的情況;5. 重復(fù)多次的