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TDR時域反射術(shù)語解釋

2025-04-25 16:13:00 點將科技系統(tǒng)集成部 90
TDR即Time Domain Reflectometry，即時域反射技術(shù)，是一種廣泛應(yīng)用于電子測量領(lǐng)域的技術(shù)，以下為你詳細(xì)解釋：
 
　　基本原理
 
　　信號在某一傳輸路徑傳輸，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)沿傳輸路徑傳輸。TDR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信號輸出點的時間值，就可以計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置。
 
　　相關(guān)設(shè)備
 
　　TDR時域反射計是基于時域反射技術(shù)的測量儀器，主要由快沿信號發(fā)生器、采樣示波器和探頭系統(tǒng)三部分組成。典型發(fā)射信號的特征是幅度200mV、上升時間35ps、頻率250KHz的方波。
 
　　特性阻抗
 
　　特性阻抗是射頻傳輸線影響信號電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，用V/I表示。電纜的特性阻抗是由電纜的電導(dǎo)率、電容以及阻值組合后的綜合特性，由諸如導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數(shù)決定。例如同軸線的特性阻抗是50或75Ω，常用非屏蔽雙絞線的特性阻抗為100Ω，屏蔽雙絞線的特性阻抗為150Ω。
 
　　測量應(yīng)用
 
　　1.電纜長度與故障定位：TDR時域反射計向被測電纜發(fā)送一個低壓脈沖，在電纜內(nèi)阻抗變化的情況下會看到反射。通過測量從反射釋放到低壓脈沖釋放之間的時間，并知道脈沖的傳播速度，便可以計算到反射的距離，從而得出電纜長度或者故障點距離。還可根據(jù)不同的發(fā)射波形判斷電纜中可能出現(xiàn)的阻抗變化或故障類型的信息?？捎糜诟鞣N電路線路、雙絞線、屏蔽電纜、同軸電纜、五類線(Cat.5)和不帶電的電力線等各類電纜的長度測量以及故障定位。
 
　　2.驗證元件與線路質(zhì)量：可用于驗證元件、互連與傳輸線路的阻抗和信號路徑質(zhì)量。通過向被測器件發(fā)送快速脈沖邊緣，監(jiān)控反射信號抵達(dá)示波器的時間以及被測器件內(nèi)脈沖傳播速率確定中斷位置，對比反射脈沖與原始脈沖大小確定中斷幅值，從而確定線路內(nèi)阻抗是否發(fā)生變化。還可揭示線路內(nèi)中斷現(xiàn)象的本質(zhì)(電阻式、電感式或電容式)，確認(rèn)傳輸系統(tǒng)內(nèi)的衰減是由串聯(lián)損耗還是由分流損耗引發(fā)。
 
　　3.其他應(yīng)用：在半導(dǎo)體封裝缺陷定位、物位測量、巖土工程穩(wěn)定性觀察、土壤水分含量測定等方面也有應(yīng)用。例如基于TDR的液位測量設(shè)備，利用信號一部分在入射后反射或擊中介質(zhì)目標(biāo)表面的特性，通過計算發(fā)送時間與反射波接收時間之差來計算周期，進(jìn)而確定液體的液位。
 
　　測量限制
 
　　1.階躍信號發(fā)生器影響：階躍激勵信號的形狀和上升時間對TDR/TDT測量的精確性非常重要。過沖和不平坦的階躍信號可能導(dǎo)致DUT響應(yīng)難以解釋，無法正確解釋為DUT的缺陷；階躍上升時間會影響測量精度，不同數(shù)據(jù)速率下使用的元器件需要合適邊緣速度的TDR進(jìn)行分析。
 

　　2.電纜和連接器影響：階躍信號源、DUT和示波器之間的電纜和連接器對測量結(jié)果有很大影響。阻抗失配以及存在缺陷的連接器會增加實際被測信號的反射，導(dǎo)致信號失真，使用戶難以區(qū)分反射來源。此外，電纜隨著頻率升高損耗增大，邊緣上升時間變長，會影響階躍信號質(zhì)量。


文章來源： Campbell Scientific


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