時(shí)鐘域反射計(jì)（TDR）是用來(lái)觀察傳輸路徑上的不連續(xù)的一種方法。它發(fā)送一個(gè)脈沖并穿過(guò)傳輸媒體。當(dāng)能量的輸送到達(dá)傳輸路徑的終點(diǎn)或傳輸路徑中的不連續(xù)點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生反射。從這些反射中，設(shè)計(jì)人員可以確定不連續(xù)的大小和位置。本手冊(cè)中有許多示例都使用了TDR，這一章就對(duì)TDR作一番了解。

       圖1為一條不與PCB相連的電纜的TDR電壓圖。中間的線條即為每米50Ω的電纜。在點(diǎn)A發(fā)起一個(gè)脈沖（Z0=50Ω）并穿過(guò)電纜傳輸，在傳輸線的終點(diǎn)（即點(diǎn)B）終止。因?yàn)閭鬏斁€的終點(diǎn)是斷開(kāi)的，有一個(gè)無(wú)窮大阻抗ZLOAD=α，因此負(fù)載端的反射系數(shù)由下面的等式確定：

反射系數(shù)=（ZLOAD-Z0）/（ZLOAD+Z0）

該例的反射系數(shù)=（α-50）（α+50）=1

整個(gè)信號(hào)是反射的，點(diǎn)B處信號(hào)的振幅變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，見(jiàn)圖1所示。

圖1 不與PCB相連的電纜的TDR電壓圖

如果相同長(zhǎng)度的電纜通過(guò)SMA連接器與PCB相連，則電壓圖將有所變化，見(jiàn)圖2所示。由于SMA連接器實(shí)際上是容性大于感性，可以將它看作容性負(fù)載，見(jiàn)TDR圖中的電壓驟降（dip）。

圖2 與PCB相連的電纜的TDR電壓圖

圖3為SMA連接器放大后的曲線。由于進(jìn)行TDR分析的脈沖的上升時(shí)間非常短（大約20ps），TDR電壓圖顯示了傳輸路徑上的所有不連續(xù)。

SMA是傳輸路徑上的一個(gè)容性不連續(xù)，因此在電壓圖上信號(hào)電壓下降。一條理想傳輸線的阻抗由下列等式定義：

Z0=

因此，當(dāng)電容量增加時(shí)，阻抗減小。而如果不連續(xù)點(diǎn)呈現(xiàn)電感性，則阻抗增加。在TDR圖中顯示為突起（bump）。你可以利用TDR圖的曲線來(lái)計(jì)算電容和電感。如圖3所示，如果圖中顯示為電壓下降，則可以計(jì)算電容。

圖3 PCB上SMA連接器周圍部分的TDR電壓圖

對(duì)于TDR圖中的電壓下降，其近似的等效電路為一個(gè)接地電容，如圖4所示。

圖4 帶有容性不連續(xù)的傳輸線的等效電路

該類型電路的RC等式為：

R=Z0/2

RC=Z0C/2

兩條傳輸線可以看作是平行的。

你可以從曲線中確定電壓變化（ΔV）和上升時(shí)間（TΓ）的變化。然后將值代入等式（Z0=50Ω）：

（ΔV/250mV）＝1-（TΓ/2RC）

使用這個(gè)等式來(lái)確定時(shí)間常量RC。也可以使用曲線來(lái)估計(jì)時(shí)間常量RC。上升時(shí)間的0～63％即為RC。一旦找出RC，你就可以用它來(lái)確定電容（不連續(xù)，與信號(hào)所看到的一樣）。

如果是電感性的不連續(xù)（即曲線上升），則信號(hào)將經(jīng)歷類似于圖5所示的電路。傳輸線斷開(kāi)，中間有一個(gè)感性不連續(xù)。

圖5 帶有感性不連續(xù)的傳輸線的等效電路

使用下列兩個(gè)等式來(lái)找出感性不連續(xù)（L）：

R=2Z0

L/R=L/2Z0

使用下列等式確定電感值(Z0=50Ω)：

（ΔV/250mV）＝1-（TΓ×Z0/L）

圖6為PCB傳輸路徑的交叉部分，上面顯示了多個(gè)不連續(xù)。

圖6 PCB交叉部分的TDR電壓圖

如果經(jīng)歷類似于圖7的TDR，則通過(guò)對(duì)電壓下降部分進(jìn)行因子分解來(lái)計(jì)算SMA連接器引入的容性不連續(xù)。

圖7 PCB部分的TDR

你可以從圖8所示的曲線中確定等式（ΔV/250mV）＝1-（TΓ/2RC）的TΓ和ΔV。

圖8 SMA的TDR

在該例中，RC=(TΓ×250mV)/2(250mV-ΔV)=29.9ps

根據(jù)等式：RC=Z0C/2，如果Z0=50Ω，則C=1.196pF。

當(dāng)利用模擬器來(lái)模擬不連續(xù)性時(shí)，可以使用這一章中的示例。但不使用TDR來(lái)獲取不連續(xù)點(diǎn)的寄生量，而是在2D或3D電磁場(chǎng)解算器（field solvers）中模擬不連續(xù)性。