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時域反射計 （TDR） 是一種通常用于測量印刷電路板 （PCB） 測試試樣和電纜阻抗的儀器。TDR 對于測量過孔和元件焊盤的電感和電容、探針尖端電容和電感，甚至寄生電感收發器耦合電容器也非常有用。這也是驗證仿真或提取您自己的模型的一種簡單方法。高端專用 TDR 通常包含此功能，但即使使用簡單的基于實時示波器的 TDR 也可以通過簡單的光標測量來產生這些結果。
理論和模擬結果
基本的 TDR 測量是反射系數 Γ，幾乎每個 TDR（包括 Picotest J2151A，使用可在 [1] 中下載的設置文件）都提供此數據軌跡。TDR 使用 Γ 和 TDR 阻抗（通常為 50Ω）的變換來確定傳輸線（電纜或 PCB 走線）的阻抗。
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此阻抗變換也包含在上述引用的 setup 文件中。對于具有均勻Γ（或阻抗）的無損傳輸線，顯示的 TDR 走線是一條平坦的線，幾乎不需要解釋。門控光標用于顯示光標之間的平均阻抗值。
當傳輸線不均勻或連接了元件時，顯示的 TDR 走線不是平坦的，這就是需要解釋的地方。
反射系數 Γ 中的正“光點”表示串聯電感，而反射系數 Γ 中的負“光點”表示并聯電容。
串聯電感和分流電容可以從反射系數、Γ和 TDR 參考阻抗（通常為 50 Ω）獲得，如下所示：
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可以以簡單的模擬為例。圖 1 所示的示例包括串聯電感和分流電容。
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仿真結果如圖 2 所示。
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有趣的是，TDR 的帶寬對結果影響很小。此仿真以 18ps 的上升時間而不是 6ps 的上升時間重復。結果如圖 3 所示，提供與 6ps 相同的結果。在某些時候，傳輸線損耗會降低測量信噪比，結果將變得可疑。
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該仿真結果中的第一個 “小插曲” 是串聯電感器，它位于 100ps 無損傳輸線的末端。TDR 看到往返路徑，因此正確顯示 200ps。
分流電容位于串聯電感之后 75ps，TDR 再次正確地將往返路徑視為 2*（100ps+75ps） 或 350ps。
放置在每個 “blip” 之前和之后的標記用作積分時間。標記的位置并不重要，因為 blip 之前和之后的平坦區域對積分結果的貢獻很小。
實驗結果
一個 500fF 片式電容器焊接在一個共面演示 PCB 的中心走線和接地之間。切下第二個共面演示板的中心走線，并在切口上焊接一個 10nF 串聯電容器。這將允許測量電容器的等效串聯電感器 （ESL）。這兩個演示板如圖 4 所示，安裝的電容器的特寫如圖 5 所示。
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圖 6 所示的上部數據跡線是用分流電容器測得的Γ跡線。左邊的正（感應）“光點”是探針尖端的感應，我們稍后會測量。光標位于負（電容）“blip”（即分流電容器）之前和之后。門控光標數學功能將電容顯示為 655fF，在 500fF 電容器的 200fF 容差范圍內。
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上面的數據跡線如圖 7 所示，是使用串聯安裝電容器測得的Γ跡線。左側的正 “blip” 是探針尖端的電感。使用較大的探針來顯示較大的結果“光點”。光標放置在正（感應）“blip”之前和之后，門控光標數學函數將電感顯示為 197pH。這是串聯安裝電容器的 ESL。
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光標測量也可用于測量探針尖端的電感，如圖 8 所示，這主要是由于探針彈簧針造成的。探頭接觸點的正（感應）“光點”是通過將光標放在“光點”之前和之后來測量的。門控光標數學函數將電感顯示為 730 pH，該電感是探頭帶寬的最大貢獻者。電感越高，探頭帶寬越低。
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移除 500fF 并聯電容器并替換為 3.3pF 片式電容器，以獲得第二個實驗數據點，如圖 9 所示。光標位于負 （電容） “blip” （即分流電容器） 之前和之后。門控光標數學函數將電容顯示為 3.12pF，這完全在電容器的 10% 容差范圍內。
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提高測量效果的 5 個技巧
- 使用單個測量跡線，即連接到 CH2 的 TDR 跡線。通過使波形盡可能填充窗口并包含跡線平均，最大限度地提高此通道的信噪比。
- 設置文件包括脈沖電壓、反射系數、阻抗以及電容器和電感器計算。禁用未使用的 traces 將提供更好的 view 所需波形。請務必關閉顯示屏;不要刪除數學函數。在關閉頻道顯示之前最大化 SNR。
- 電容器焊接在演示板的中間，允許干凈的導入和引出走線，以最大限度地減少測量附近的反射。
- 較小間距的探頭提供更高的帶寬，從而實現更清晰的測量。
- 在測量未知值之前，始終測量已知值和類似量級。
結論
TDR 提供了 500fF 電容器和 280pH 電感器的精確測量。在這兩種情況下，信噪比都很好，跡線很清晰。這表明可以測量更小的電感和電容值。
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