tdr測試儀簡介

1、TDR測試儀簡介,,產(chǎn)技中心 汪興,TDR工作原理TDR儀器在電線電纜測量中的應(yīng)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(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時,一部分信號會被反射,另一部分信號會繼續(xù)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,

2、只要測量出反射點到發(fā)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(gòu)成,TDR系統(tǒng)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(xù)點的能力;高速采樣頭決定阻抗變化位置的準(zhǔn)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(shù)ρ值; 而儀器的輸出阻抗Z0 可由使用者自己設(shè)置,這樣就可計算出反射點的阻抗Z值.,如何計算阻抗

3、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(zhì)中的傳輸速度 T=TDR儀器上讀取到的延時值 C=光速 ε= 介電常數(shù),TDR經(jīng)典的三個模型,1. 開路(OPEN)模型,TDR經(jīng)典的三個模型,2. 短路(Short)模型,TDR經(jīng)典的三個模型,3. 匹配負(fù)載(Load)模型,電壓與時間變化示意圖,反射系數(shù)與時間變化示意圖,阻抗與時間變化示意圖,TDR測量阻抗不連續(xù)點示

4、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(yuǎn)端獲取并測量電壓脈沖值. TDT與TDR最大的區(qū)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(yīng)用,TDR測量內(nèi)容,特性阻抗 (Impedance)延時 (Delay)延時差 (Skew)信號間的串音 (Crosstalk)上升時

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)動時在兩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(yuǎn)保持為零，另一電

6、極的電 勢隨信號變化所表現(xiàn)的特性 .,,特性阻抗(Impedance),Delay是電信號從發(fā)送端到達(dá)測量端所用的時間。 可采用TDR及TDT兩種模式進(jìn)行測試.,DUT,,,,In,Out,Delay,延時(Delay),Skew信號在不同介質(zhì)間傳輸?shù)牟町悾譃閷﹂g延時差和對內(nèi)延時差?？刹捎肨DR及TDT兩種模式測試.,DUT Delay,,,,In,Out,,,,In,Out,,Skew,延時差(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)行測試;為防止多重反射產(chǎn)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(jìn)行測試.,,,,,Rise Time,,上升時間(Rise-Time),,,,0,1,,90%,10%,

8、,,影響測試結(jié)果的因素,諸多因素影響到測試結(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.,第三部分 TDR儀器使用時的注意事項,TDR測量時應(yīng)注意的問題,選擇測試類型上升時間的設(shè)置靜電及TDR模塊的保護(hù),TDR測試類型的設(shè)定,1. 選定TDR及TDT模式 ; 2. 設(shè)定差分還是其他模式 ; 3. 確定測量的上升時間(Rise-T

9、ime) ; 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(tǒng)分辨率不足, 間隔小或間隔緊密的不連續(xù)點可能平滑成一個小小的畸變, 這不但會隱藏某些不連續(xù)點, 而且會導(dǎo)致讀數(shù)的不準(zhǔn)確;準(zhǔn)確的測試系統(tǒng)上升時間應(yīng)該包括: TDR采樣頭所產(chǎn)生的脈沖上升時間以及探頭或連接線的上升時間.,諸多因素影響到TDR系統(tǒng)分辨待測對象中間隔緊密不連續(xù)點的能力

10、,而TDR測量時所發(fā)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(tǒng)有一個非?？斓纳仙龝r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(dǎo)性結(jié)果; 2. 為了與實際信號保持一致, 很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)中都會特意強調(diào)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(yīng)商有不同的方法來設(shè)置上升時

11、間;,設(shè)置測量時的上升時間,靜電及TDR模塊的保護(hù),1.靜電產(chǎn)生的原因 1) 走路時會產(chǎn)生靜電; 2) 摩擦物品時會產(chǎn)生靜電; *人體可以儲存高達(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間,就必須盡可能的減少保護(hù) 電路的使用.,EOS=Extended Over Stress 增強式過載,低電壓EOS現(xiàn)象對TDR模塊的

12、損壞,TDR采樣頭損壞前後圖示對比,,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)計極限,而大多數(shù)靜電都大大超出在此範(fàn)圍;2. TDR測試平臺上人員及測試物品的移動都會產(chǎn)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(hù)可以有效地減少高電壓靜電的出現(xiàn),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(chǎn)生EOS過勞損壞的情況;5. 重復(fù)多次的