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EDA/SW/T&M
TDR
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- ELETTRONICA OGGI 468 - MARZO 2018
Analisi delle
interconnessioni: TDR
Erik Babbé
Keysight Technologies
L
a continua crescita delle velocità dei segnali
utilizzati nei sistemi elettronici digitali obbliga a
caratterizzare il comportamento ad alta frequen-
za delle interconnessioni, per non correre il rischio di
dover ripetutamente intervenire sul progetto e causa-
re inevitabili ritardi nell’introduzione sul mercato dei
nuovi prodotti.
La tecnica della riflettometria nel dominio del tempo
(TDR, Time Domain Reflectometer) ha fatto notevoli
passi avanti da quando la si cominciò a utilizzare tan-
tissimo tempo fa per localizzare i punti di guasto dei
cavi. Se i vostri progetti prevedono l’utilizzo di segnali
con tempi di salita inferiori al nanosecondo, allora le
proprietà come linee di trasmissione delle vostre in-
terconnessioni sono molto importanti. La tecnica TDR
è uno strumento intuitivo e versatile, per dare uno
sguardo alle prestazioni delle interconnessioni e per
rispondere rapidamente a tre importanti domande: la
mia interconnessione rispetta le specifiche, funzionerà
nella mia applicazione e come potrei migliorare le sue
prestazioni?
Una misura TDR non è solamente una procedura ana-
loga a quella di una stazione radar applicata alle linee
di trasmissione, che invia un impulso su una linea e os-
serva le riflessioni causate dalle discontinuità dell’im-
pedenza. È anche uno strumento che può offrire diret-
tamente dei modelli topologici del prim’ordine e dei
modelli comportamentali a parametri S. Descriveremo
le cinque più importanti applicazioni delle misure TDR
a 1 porta, da quella più comune a quella più avanzate.
#1 Misura dell’impedenza caratteristica
e dell’uniformità di una linea di trasmissione
Nel caso ideale di una linea di trasmissione senza
perdite, bastano due parametri per caratterizzare
completamente l’interconnessione: la sua impedenza
caratteristica e il suo tempo di ritardo. Si tratta della
più semplice e più comune applicazione di una misura
TDR. Il riflettometro TDR invia un fronte d’onda tara-
to di circa 200 mV di ampiezza al dispositivo in prova
(DUT, Device Under Test). Ogni variazione istantanea
dell’impedenza che il fronte incontra lungo il suo cam-
mino, causerà una riflessione di una parte
del segnale verso la sorgente, in funzione
della variazione di impedenza incontrata.
La tensione incidente costante di 200 mV,
sommata a qualunque tensione riflessa, è
ciò che viene visualizzato sullo schermo di
uno strumento TDR.
La figura 1 mostra la risposta TDR di una
linea di trasmissione a microstrip e di un
circuito aperto di riferimento. Il dispositivo
in prova è una linea di trasmissione a mi-
crostrip di due sezioni, con un’impedenza
caratteristica di 50 Ohm e 40 Ohm, alla cui
estremità “lontana” vi è un circuito aperto.
La traccia blu mostra la risposta TDR quan-
do il cavo non è collegato al DUT e defini-
sce l’inizio del cavo. La traccia TDR gialla
mostra la piccola tensione riflessa dal con-
nettore SMA di lancio del segnale di prova,
a cui segue la sezione a 50 Ohm, la piccola
caduta di tensione in corrispondenza del
Riflettometria nel dominio del tempo: applicazioni,
difficoltà di misura, suggerimenti e tecniche pratiche
Fig. 1 – La risposta TDR misurata su una linea di trasmissione a microstrip (in giallo)
e di un circuito aperto di riferimento (in blu)