基于TDR的PCB测试系统

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1、四川欧易科技有限公司信号完整性TDR在PCB测量中的应用TDR工作原理TDR测量内容测试系统介绍关于我们第一部分信号完整性计算机、通信系统、视频系统和网络系统等领域的数字系统开发人员正面临着越来越快的时钟频率和数据速率信号完整性变得越来越重要影响信号上升时间、脉宽、时序、抖动或噪声内容的任何事物都会影响整个系统的性能和可靠性。为保证信号完整性，必须了解和控制信号经过的传输环境的阻抗。阻抗不匹配和不连续会导致反射，增加系统噪声和抖动，在整体上降低信号的质量。阻抗控制是当前许多数字系统、元器件规范的一部分，如USB2.0，Fi

2、rewire（IEEE1394），PCIExpress，Infiniband，SerialATA，XAUI等规范。业内已经普遍使用仿真工具设计高速电路，仿真加快了设计周期，最大限度地减少了错误数量。但是仿真之后，必须进行工程验证来检验仿真设计，这其中就包括阻抗测量。怎样速度快捷准确的确认PCB板线路的特性阻抗？测试PCB、Cable、Connector等互连环境的特性阻抗的国际上通行的方法是使用时域反射计TDR。TDR规范符合国际IPC.org制订的标准。第二部分TDR在PCB测量中的应用PCB传输线特征阻抗PCB差分传输线齐模/差

3、分、偶模/共模阻抗信号-信号串扰信号传播时延delay，时滞Skew寄生电感、寄生电容PCB板的短路、开路为什么要选择TDR方式？世界上只有2种工程师，一种是已经遇到信号完整性问题，一种是将会遇到信号完整性问题.相对于网络分析仪VNA，TDR能够给出更多的关于系统宽带相应的信息。直观的观察DUT被测器件的特性每个阻抗不连续点的位置和特性包括：阻抗、感抗和容抗帮助电气工程师分析信号完整性最常用的测量传输线和负载的方法是向系统发送一个正弦波，并观察线上不连续点的波形。这种测试方法中，我们要计算SWR(驻波比)并将它看作系统的参数。

4、当系统有数个阻抗不连续点时，SWR测试往往不能分开这些点。VNA是高频测试中的标准仪器，但也并不是万能的，它的强大是建立在复杂校准的基础上，也不能直接在直流情况下进行测量。TDR由于从DC开始测量，具有良好的低频信号，TDR具有相当大的存储深度，可以有效的测量长电缆的S参数。VNA的价格高出TDR很多。VNA和TDR之间的差分插入损耗(SDD11)对比发现。在高达大约10GHz的范围TDR与VNA测试结果高度匹配。该结果证明带有TDR具有与VNA相当的精度。TDR更适合于：1-3G信号完整性分析差分信号完整性分析VNATDR原理采用扫

5、频图的方式4TDR和VNA的对比采用时域反射的方式激励方式正弦波信号激励（窄带）阶越信号激励（宽带）接收方式窄带接收宽带接收易于使用使用复杂，需要一定技术培训TDR的设置简便眼图测试NA示波器,TDR,抖动,眼图分析测试速度TDR具有更快的测试速度费用高低频率范围3G~67GHz1-3GHz动态范围110dB45dB第三部分TDR工作原理TDR=TimeDomainReflectometry原理:信号在某一传输路径传送,当传输路径中发生阻抗变化时,一部分信号会被反射,另一部分信号会继续延传输路径传输;TDR是通过测量反射波的电压幅度,从而计

6、算出阻抗的变化;同时,只要测量出反射点到发射点的时间值,就可计算出传输路径中阻抗变化点的位置.TDR系统主要由：阶跃信号源及高速采样头组成;其中,阶跃信号源的上升时间决定分辨阻抗不连续点的能力;高速采样头决定阻抗变化位置的准确性.从以上公式可知,由于入射电压为已知,故只要测量出反射点的电压值,就可计算出反射系数ρ值;而仪器的输出阻抗Z0可由使用者自己设置,这样就可计算出反射点的阻抗Z值.TDR可测量出反射点的传输延时,由传输延时值可计算出反射点的位置.V=信号在介质中的传输速度T=TDR仪器上读取到的延时值C=光速ε=介电常数1.开路(OPEN

7、)模型2.短路(Short)模型3.匹配负载(Load)模型TDT=TimeDomainTransmission原理:信号在某一传输路径传送,利用另外一采样头在远程获取并测量电压脉冲值.TDT与TDR最大的区别就是,TDT必须采用两个采样头.第四部分TDR测量内容特性阻抗(Impedance)延时(Delay)延时差(Skew)信号间的串音(Crosstalk)上升时间(Rise-Time)1.差模阻抗(DifferentialModeImpedance)差分阻抗指在差分驱动时在两条传输线中测量的阻抗.2.共模阻抗(CommonM

8、odeImpedance)共模阻抗指在两条传输线并连在一起的阻抗.特性阻抗(Impedance)3.单模阻抗(SingleEndedModeImpe