泰克科技(TDR原理交流)

TDR阻抗量測專題報告單位﹕T20保全二課報告人﹕王軍強2000年2月29日一、量測設備簡介二、TDR原理簡介三、線路板特性阻抗的影響因素一.設備簡介本機器使用110V*5A/220*5A控制環境限制或規定:機台需擺設能夠除去靜電（鋪設靜電毯）之上；機台之接地必須良好；所測量之PCB 需用離子風扇吹風；操作時必須配戴靜電手環；二.TDR 原理簡介TDR 全名為 ﹕時域反射器（Time Domain Refleatometry ）L=（T2-T1）/2*VL﹕飛機距雷達之距離T1﹕雷達波發射時間T2﹕雷達波接收時間V﹕波在空氣中之傳送速度TDR波之發生接收裝置﹕SD-24SD-24產生之信號為步階信號TDR之理論基礎﹕當訊號在所經途徑當中傳播時，訊號波長傳送途徑之長度需考慮到傳送途徑之阻抗匹配問題例一﹕訊號頻率為3000Hz傳送距離為20000公尺=20公里其波長λ=（3*1010）/f=（3*1010）/3000=107cm 波長/距離=107/2000000=5/1=5 此時即需考慮到阻抗匹配之問題例二﹕訊號頻率為10MHz電路板上線路長度10cm波長λ=（3*1010）/f=(3*1010)/107=3*103cm 波長/線路長度=（3*103）/10=3*102電路板之布線無限制為何使用步階信號﹕由傅利葉級數﹕步階信號是各種頻率正弦信號的組合正弦信號之截止頻率根據步階信號的上升時間決定以下式計算諧波中的最高頻率﹕f max=0.35/TrTr；上升時間例三﹕如一元件之Tr為3ns，則其所含之諧波最高頻率約為0.35/(3*10-9)=116.7*106Hz數位電路在由0或1相互轉換時，應注意到阻抗匹配之問題:效率提升工作頻率提升上升與下降時間所占比例增加電路可利用時間減少減少上升與下降時間諧波中的最高頻率提高阻抗匹配需求三.電路板特性阻抗之影響因素1.介電常數2.電路板基板厚度3.線路的寬度4.線路的銅箔厚度附件為在各種條件下阻抗的計算公式（附件一）。

插入/拔出工具装置
图1. 插入/拔出工具装置图
为确保传感器在使用过程中不受到损害以及获得最佳土壤水分含量读数， ESI提供了剖面水分传感器
（探杆）专用的插入/拔出工具装置，如图1所示，包括杆装置，带滑动锤的驱动装置，拔出装置等， 客
户可以依据使用环境的不同来选择和配置装置。
1. 杆装置：包括试验杆、探杆驱动器、延长柄。必须使用该套装置在探杆插入前预打孔，以确保探
说明：传感器的编号是依据其类型和分段数来确定的，在每个传感器的标签上都有标明，在操作模式
设置时需要选择。此外，ESI公司还可以根据客户特殊使用条件要求，量身定制传感器的尺寸。 表1.传感器类型汇总
杆装置
拔出装置
滑动锤装置
连接环 销钉
滑动锤
适配器 滑动锤专用试验杆 销钉
试验杆 探杆驱动器 延长柄
拔桩机
具有一个基于用户设置的最高与最低水分含量阈值的自动 控制的阀门，当水分含量到达最低的设置值时，将自动执行计 划的灌溉，当水分含量达到最高值时，将停止灌溉。
独立的可调节的水分阈值水平，默认条件下自动运行。
手持编程器 为独立阀门控制器的配件，具有显示界面。 该编程器主要用来调节独立阀门控制器的参数，监测水分传感器输出。 当连接独立阀门控制器时，可显示当前的水分读数； 设置阀门的输出是手动还是自动控制，显示和调节水分阈值。
性，测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等无关。 将TDR技术应用于结冰条件下土壤水分状况的测定，
可得到满意的结果，而其它测定方法则是比较困难的。 TDR另一个特点是可同时监测土壤水盐含量，在同
一地点同时测定，测定结果具有一致性，而二者测定是完全独立的，互不影响。
2.TDT技术
TDT全称时域传播法（Time Domain Transmissometry），其基本 原理与TDR相同， 不同的是TDT脉冲是在单根导播棒中传播，其信号的 接受端在远离发射端的导播棒的终端。而TDR脉冲信号的发射端和接收 端均是同一端。

反 射回 波 的时 间可 以判 断 阻抗 不连续 点距 接 收端 的距 离 ，根据 反射 回 来的 幅度 可 以判断 相应 点 的阻抗 变化 。
３ Ｔ ＤＲ 测试线路板导线延时
测 试导线 延 时依 然是 基 于信 号 的反射 原理 ，根 据 开路 端 信号反 射端 位置 差 异 （ 原始 位置 和加 了导线 或测 试板 的位 置 ）来 确定 这段 通 路 的 时间 延时 。这 要求 测试 仪 器有 抓取 信号 功能 ，能够 确切 知道 发生 反射 信 号 的位置 。 比较 原始 的办 法是 通过 示波 器抓 取 信号 的方 式来 确 定反射 位 置从 而 获得 导线 延时 。但 是很 多仪 器 本身 可 以发射 信号 并且 获取 信 号 。这 里 以某芯 片测 试机 为例 简 单介绍
理 以及技 术 应 用做 了 简要 阐述 。
【 关键词 】 Ｔ ＤＲ；半导体 ；传输阻抗；缆线延时
１ 什 么 是 ＴＤ Ｒ
Ｔ Ｄ Ｒ （ Ｔ ｉ ｍｅ Ｄ ｏ ｍａ ｉ ｎ Ｒ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ） ，时域 反射 计 。早 在 ２ Ｏ 世 纪６ Ｏ 年代 就 产 生 了时域 反射 计 技术 。 该技 术包 括 产生 沿传 输线 传 播 的时 间阶 跃 电压 。用示 波器 检测 来 自阻抗 的反 射 ，测 量输 入 电压 与 反 射 电压 比 ，从 而计 算不 连续 的 阻抗 。 ２ ０ 世 纪７ Ｏ 年 代 了解 到作 为频 率 函数 的 网络 反射 系 数的 傅里 叶变 换 就 是作 为 时 间函数 的反 射 系数 可用 网络 分 析仪 在频 域测 量 的数 据 计 算和 显 示 网络作 为 时 间函数 的 网络 阶跃 和激 冲 响应 。使在 反射 和 传输 中传 统 Ｔ Ｄ Ｒ ￣， 力增加 了在频 带有 限 网络进 行测 量 的潜 力 。 评价 频 率 响应 的 最普 通 的 方法 是 在 频域 中解Ｍａ ｘ ｗｅ ｌ ｌ 方 程 。这 个过 程 能 够 把 系 统 所 有 的 物 理 和 电气 特 性 都 考 虑 进 去 ， 包 括 传输 线 。因而 已经有 很 多基于 此 原理 的测量 方法 来 帮助 电气 工程 师 分析 信 号 完 整 性 。 当和 其 他 测 试 方法 比较 时 ， Ｔ ＤＲ 可 以提 供 更 加 直 观观 察传 输 线或 者 匹配 阻抗 的特 性 。 使 用 阶跃 信 号发 生仪 和 示波 器 ，在 被测 得 传输 线 上发 送一 个 快 速 的上升沿 ，再 特定 的点上用 示波器观 察反射 电压波 形 。这 种技术 可 以测 出传输 显得特 性 阻抗，并 显示 出每个 阻抗 不连续 点的位 置和特 性 （ 阻抗 、感抗 和容抗 ）。所有这些 信息都是示波 器上实 时显示 。

TDR_测试原理及测试方法TDR（Time-Domain Reflectometer）是一种测试电缆或导线中断、短路、开路等故障的仪器。

它通过测量电缆上的回波信号的变化，以确定故障位置和类型。

TDR是基于脉冲与反射原理进行测试的。

以下是TDR测试原理及测试方法的详细解释。

1.测试原理：TDR测试原理基于脉冲与反射原理。

当脉冲信号传输到电缆或导线上时，会遇到不同介质的边界，如连接器、开路、短路或故障点。

当信号遇到这些边界时，会产生反射，并返回到TDR上。

通过测量这些反射信号的时间和强度，可以确定故障位置和类型。

2.测试方法：（1）连接电缆：首先，需要将被测试的电缆正确连接到TDR的输入通道上。

确保连接稳定，以免产生测试误差。

（2）设置参数：根据被测试电缆的特性和需求，设置合适的测试参数。

包括脉冲宽度、采样率、测试范围等参数。

（3）发射脉冲：通过操作TDR，发射一个脉冲信号到电缆上。

脉冲信号会沿着电缆传输，并在遇到边界时产生反射。

（4）接收信号：TDR接收到电缆上的反射信号，并将其显示在屏幕上。

反射信号的强度和时间信息可以用于确定故障类型和位置。

（5）分析结果：根据屏幕上显示的反射信号，可以定性地判断故障类型。

例如，反射信号的幅度变化大且在一点上出现尖峰，可能表示存在短路故障；反射信号的幅度变化小且持续较长，可能表示存在开路故障。

（6）确认故障位置：通过测量反射信号的时间信息，可以确定故障的距离。

使用TDR的标尺或测量工具，可以准确地测量出故障点距离电缆起点的距离。

3.测试误差及解决方法：（1）信号衰减：长距离的电缆会导致信号衰减，影响反射信号的强度和准确性。

为了解决这个问题，可以使用信号放大器或延长电缆长度。

（2）多重反射：信号反射可能会在电缆上多次发生，导致多个反射信号叠加在一起。

这会使得故障点的准确判断变得困难。

一种解决方法是减少脉冲宽度，以增加反射信号之间的时间间隔。

（3）连接不良：如果测试中的电缆连接不良，会导致测试结果不准确。