时域反射计 (TDR) 分析

Tektronix 时域反射仪（选件 TDR）测量解决方案提供广泛的功能，用于调试和鉴定电源完整性电路、印刷电路板、高速应用、电缆和互连器件的阻抗。TDR 通常使用专门的时域采样设备或 VNA 来获取频域数据。采样示波器仍然是一种具有成本效益的解决方案，但并不像实时示波器那样普及。Tektronix 在多功能 4/5/6 系列 B MSO 实时示波器上提供新的 TDR 测量功能，具有高达 10 GHz 的采集带宽和 7.5 GHz 的 TDR 带宽。工程师只需进行简单的设置，包括 Tektronix 混合信号示波器、TDR 模块以及 SMA 电缆或 TDR 探头，即可执行 TDR 测量。

主要功能

• 实时 4/5/6 系列 B MSO 上的时域反射仪（选项 TDR），具有高达 10 GHz 的采集带宽能力和 7.5 GHz 的 TDR 带宽能力
• 利用 TDR 信号实时进行自动阻抗分析
• 测量兴趣区域的单端或差分 Z、L、C
• 保存结果、数据和报告，以及阻抗光迹。稍后调出离线分析
• 一键式自动预设功能可为 TDR 的测量做好准备，并同时对开路、短路和负载阻抗进行校准
• 自动数学通道设置以显示阻抗光迹

TDR 关键应用程序区域

• PCB 低成本解决方案挂片测试
• 验证电缆和 PCB 光迹等传输线的特性阻抗
• 测量光迹长度、电缆长度和信号延迟
• 测量信号路径上升/下降时间和过冲/下冲
• 支持电缆和光迹损耗建模
• 验证电缆压接和连接器启动的完整性
• 确定电缆/PCB 介电常数
• 测量实验室仪器和探头的频带宽、上升/下降时间和平坦度

TDR 设置

TDR 设置需要一台 4/5/6 系列 B 混合信号示波器和 Picotest 的 J2154A PerfectPulse 差分 TDR。J2154A 是一款差分脉冲发生器。它支持单端或差分 TDR 测量。在印刷电路板上进行 TDR 测量时，需要一个探头将脉冲发生器连接到 DUT。

Picotest 探头（如 P2105A 浏览器探头和 P2103A 差分 TDR 探头）用于单端和差分 TDR 测量。

该连接显示了用于执行单端 TDR 测量的单端 TDR 设置。端口 3 和 4 用于连接示波器和 DUT。

差分 TDR（如差分 TDR 设置所示）需要连接脉冲发生器的两个端口，以发送差分信号并分析 DUT 反射的差分信号，其中差分信号是正负信号的减法。端口 1 和 3 将 TDR 信号连接到示波器，端口 2 和 4 将差分 TDR 信号连接到 DUT。匹配电缆用于差分 TDR 连接，以尽量减少时滞。

测量和配置

安装选件 TDR 后即可使用 TDR 测量，如下图所示，它显示在标准时间测量选项卡中。

如下图所示，一旦添加了测量，就可以通过设置来配置和运行测量。您可以为 TDR 测量指定单端或差分信号类型。TDR 预置会自动优化示波器设置以正确采集信号，然后使用平均采集模式校准 TDR 的每一行，以减少信号噪声。它还能设置最佳采样率和水平刻度，以适应电压的入射和首次反射。

TDR 校准（TDR 预置）

与 VNA 仪器不同，TDR 预置无需单独进行开路、短路和负载阻抗的三步校准。而是使用脉冲发生器产生的 TDR 脉冲波形和远端的任何标准 50 欧姆电缆来查找校准常数。点击 TDR 预置后，示波器将自动调整水平、垂直和触发设置，以实现最佳校准。然后，算法利用 TDR 脉冲找到校准常数，并直接补偿反射系数和阻抗谱线。无需进行多个手动校准步骤和示波器设置。

阻抗、电感和电容

TDR 分析会自动计算反射信号的反射系数 (rho) 随时间变化的波形，并绘制阻抗 (Z) 随时间变化的谱线。测量标记通过自动识别阻抗发生变化的关注区域，显示阻抗 (Z)、电容 (C) 和电感 (L)。在出现多种阻抗变化的情况下，您可以将光标定位在关注区域周围，并使用光标选通功能将测量限制在特定区域内，从而确定关注区域。

例如，如图 PCB 谱线所示，TDR 信号在测试点 TP4 处通过 Picotest PCB 演示谱线。注意整个信号路径上的阻抗变化，并观察到由于 PCB 路径较宽，中间区域的阻抗较低。此外，还要观察曲线上的初始凹凸，这些凹凸表示探头端部的电感和电容特性。TDR 测量会自动识别第一个电容和电感区域，并提供相应的 C 和 L 值。此外，您还可以使用光标选通功能轻松测量波形任意区域的电容和电感。

TDR 带宽

TDR 系统带宽是利用 TDR 步进发生器 (tr_TDR)、示波器 (tr_scope) 和 TDR 探头 (tr_probe) 的上升时间计算得出的有效带宽。

其中：

tr_TDR = 将 TDR 上升时间或下降时间从 10% 调至 90%

tr_scope = 将示波器的上升时间或下降时间从 10% 调整到 90%

tr_probe = 探头上升时间或下降时间从 10%到 90%

例如，带宽为 10 GHz（上升时间为 40 ps）的 6 系列 B MSO 与带宽为 13 GHz（上升时间为 34 ps）的 J2154A Picotest 脉冲发生器和带宽为 16 GHz（上升时间为 21.88 ps）的 P2105A TDR 探头相结合，产生的有效带宽为 6.15 GHz（上升时间为 56.9 ps），因为上升时间是平方和的平方根。

报告生成和保存波形

测量完成后，可保存波形数据或会话文件，以记录测量结果或用于进一步分析。测量结果可导出为 .mht 或 .pdf 格式的报告文件。

下图是为印刷电路板单端 TDR 分析生成的报告。