pico9000系列採樣示波器案例:用9311 TDR檢測汽車喇叭線纜故障

2020-12-05 電子測量測試解決方案

TDR（Time Domain Reflectometry），即時域反射計，被廣泛用於信號完整性、生產測試領域，以分析測試線纜、PCB走線、連接器等的特徵阻抗、不連續斷點導致的反射、長度等。如下圖1所示，TDR一般由一個快沿脈衝發生器、A/D數據採集部件、算法軟體等構成。業內主流的TDR設備都是基於採樣示波器配合快沿脈衝發生器模塊來實現TDR功能的，因為採樣示波器成本相對較低而且其具有非常高的等效採樣率和ADC解析度，很適合重複快沿脈衝的測試。TDR設備發出一個非常陡峭的快沿脈衝（通常為幾十個ps），從被測件DUT的一端向另外一段傳播，傳播過程中如果遇到不連續點，則會產生反射信號，TDR設備會根據採集到的反射信號和入射信號之間的關係分析出不連續點的反射情況、位置等，下圖2所示為使用TDR設備測量得到的阻抗曲線，垂直軸一般為歐姆或者電壓幅度，水平軸一般為時間或者距離，波形中隆起振蕩的部分為被測件中的不連續點。

圖1 TDR測量設置

圖2 TDR測量波形

Pico Technology（英國比克科技）的TDR設備是一個新的面孔，具有小巧（模塊化的、基於PC控制的設備）、更高性價比、易於集成等優勢（40ps/60ps上升時間、單端或者差分TDR）。如下圖3所示。TDR設備作為採樣示波器使用時帶寬可達20GHz，16位ADC解析度，兩個通道。其最高25GHz帶寬的採樣示波器亦可以配合比克科技獨立的脈衝發生器PG911/PG912/PG914系列實現TDR測試的功能。

圖3 PicoScope 9311 TDR方案

下圖4和下圖5所示為使用英國比克科技（Pico Technology）的PicoScope 9311 TDR設備測量汽車喇叭中的線纜。每個喇叭中有兩對差分雙絞線，需要驗證每對雙絞線是否有不連續點或者斷點。因為線纜是差分的，所以我們需要使用差分TDR進行測量，PicoScope 9311可以同時發出正和負兩個脈衝，配合一個差分探頭實現差分雙絞線纜的測量。測試需要一臺PC通過USB或者乙太網控制PicoScope 9311並運行PicoSample3軟體進行測試。

圖4 PicoScope 9311，差分TDR探頭及被測件

圖5 測試環境搭建

下圖6和下圖7為對兩個喇叭對應的差分對線纜的測試波形，圖6顯示兩個差分對測試結果波形的疊加（為了更精確的顯示垂直方向上的反射情況，這裡垂直刻度使用的是電壓幅度值），兩個波形都有一個大的隆起，這是正常的，兩個波形看起來比較一致，但是如果我們放大看下細節，我們就會發現兩個波形的不同，在接近測試點位置一個波形有小幅度的隆起，另外一個波形沒有。而這兩個喇叭線確實有一對是好的，一對是有問題的。這樣的差異雖然非常微小，然而Pico的TDR設備PicoScope 9311依然能夠清楚的辨別出來。

圖6 兩個喇叭對應位置的差分對線纜測試結果

圖7 兩個喇叭的對應的差分對線纜測試結果（放大結果）

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