TDR测试仪简介

1、TDR測試儀簡介測試儀簡介 產技中心 汪興 u TDR工作原理工作原理u TDR儀器在電線電纜測量中的儀器在電線電纜測量中的應用應用u TDR儀器使用時的注意事項儀器使用時的注意事項 第一部分第一部分 TDR工作原理工作原理uTDR儀器時域反射模式原理儀器時域反射模式原理TDR=Time Domain Reflectometry原理原理: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.uTDR儀器的基

2、本構成儀器的基本構成 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;高速采樣頭決定阻抗變化位置的準確性.u如何計算阻抗值如何計算阻抗值 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.u如何計算阻抗變化點的位置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uTDR經典的三個模型經典的三個模型 1.

3、開路(OPEN)模型uTDR經典的三個模型經典的三個模型 2. 短路(Short)模型uTDR經典的三個模型經典的三個模型 3. 匹配負載(Load)模型u電壓與時間變化示意圖電壓與時間變化示意圖u反射系數與時間變化示意圖反射系數與時間變化示意圖u阻抗與時間變化示意圖阻抗與時間變化示意圖uTDR測量阻抗不連續點示意圖測量阻抗不連續點示意圖uTDR儀器時域傳輸模式原理儀器時域傳輸模式原理TDT=Time Domain Transmission原理原理: 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. 第二部分第二部

4、分 TDR在電線電纜測量中的應用在電線電纜測量中的應用uTDR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)u特性阻抗特性阻抗(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

5、號變化所表現的特性 .u特性阻抗特性阻抗(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. DUTInOut Delayu延時延時(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 DelayInOutInOutSkewu延時差延時差(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.u串音串音(Crosstalk)采樣頭(OUT)采樣頭(IN)采樣頭(IN)LoadRise T

6、ime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 Timeu 上升時間上升時間(Rise-Time)0190%10%u影響測試結果的因素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. 第三部分第三部分 TDR儀器使用時的注意事項儀器使用時的注意事項uTDR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uTDR測試類型的設定測試類型的設定 1. 選定TDR及TDT模式 ; 2. 設定差分還是其他模式 ; 3. 確

7、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uTDR儀器中上升時間的意義儀器中上升時間的意義uTDR儀器中上升時間的意義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.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

8、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;u設置測量時的上升時間設置測量時的上升時間u靜電及靜電及TDR模塊的保護模塊的保護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; *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u低電壓低電壓EOS現象對現象對TDR模塊的損壞模塊的損壞TDR采樣頭損壞前後圖示對比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