TDR ย่อมาจาก Time-domain Reflectometry เป็นเทคโนโลยีการวัดระยะไกลที่วิเคราะห์คลื่นสะท้อนและเรียนรู้สถานะของวัตถุที่วัด ณ ตำแหน่งควบคุมระยะไกล นอกจากนี้ยังมี Time-domain Reflectometry, Time-delay relay และ Transmit Data Register ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการสื่อสารในระยะเริ่มต้นเพื่อตรวจจับตำแหน่งจุดพักของสายเคเบิลสื่อสาร จึงเรียกอีกอย่างว่า "ตัวตรวจจับสายเคเบิล" Time Domain Reflectometer เป็นเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ Time Domain Reflectometer เพื่อระบุลักษณะและค้นหาข้อบกพร่องในสายเคเบิลโลหะ (เช่น สายคู่บิดเกลียวหรือสายโคแอกเชียล) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ค้นหาความไม่ต่อเนื่องในขั้วต่อ แผงวงจรพิมพ์ หรือเส้นทางไฟฟ้าอื่นๆ ได้อีกด้วย
อินเทอร์เฟซผู้ใช้ E5071c-tdr สามารถสร้างแผนที่สายตาจำลองได้โดยไม่ต้องใช้ตัวสร้างโค้ดเพิ่มเติม หากต้องการแผนที่สายตาแบบเรียลไทม์ ให้เพิ่มตัวสร้างสัญญาณเพื่อวัดผลให้เสร็จสมบูรณ์! E5071C มีฟังก์ชันนี้
ภาพรวมของทฤษฎีการส่งสัญญาณ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอัตราบิตของมาตรฐานการสื่อสารดิจิทัล ยกตัวอย่างเช่น อัตราบิต USB 3.1 สำหรับผู้บริโภคทั่วไปที่ทำได้สูงถึง 10Gbps ขณะที่ USB 4 ทำได้ 40Gbps การพัฒนาอัตราบิตนี้ทำให้ปัญหาที่ไม่เคยพบเห็นในระบบดิจิทัลแบบดั้งเดิมเริ่มปรากฏขึ้น ปัญหาต่างๆ เช่น การสะท้อนและการสูญเสียข้อมูล อาจทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของสัญญาณดิจิทัล ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดของบิต นอกจากนี้ เนื่องจากการลดระยะเวลาที่ยอมรับได้เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้อง ความเบี่ยงเบนของเวลาในเส้นทางสัญญาณจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาและการเชื่อมต่อที่เกิดจากความจุแบบสเตรย์จะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนและทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดพลาด เมื่อวงจรมีขนาดเล็กลงและแน่นขึ้น ปัญหานี้จะยิ่งทวีความรุนแรงขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น การลดแรงดันไฟฟ้าจะส่งผลให้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนลดลง ทำให้อุปกรณ์มีแนวโน้มที่จะเกิดสัญญาณรบกวนมากขึ้น
พิกัดแนวตั้งของ TDR คือค่าอิมพีแดนซ์
TDR ป้อนคลื่นสเต็ปจากพอร์ตไปยังวงจร แต่ทำไมหน่วยแนวตั้งของ TDR ถึงไม่ใช่แรงดันแต่เป็นอิมพีแดนซ์ ถ้าเป็นอิมพีแดนซ์ ทำไมจึงมองเห็นขอบขาขึ้นได้ TDR ใช้วิธีวัดอะไรบ้างโดยใช้ Vector Network Analyzer (VNA)
VNA เป็นเครื่องมือสำหรับวัดการตอบสนองความถี่ของชิ้นส่วนที่วัด (DUT) เมื่อทำการวัด สัญญาณกระตุ้นแบบไซน์จะถูกป้อนเข้าสู่อุปกรณ์ที่วัด จากนั้นผลการวัดจะได้จากการคำนวณอัตราส่วนแอมพลิจูดเวกเตอร์ระหว่างสัญญาณอินพุตและสัญญาณส่ง (S21) หรือสัญญาณสะท้อน (S11) ลักษณะการตอบสนองความถี่ของอุปกรณ์สามารถหาได้จากการสแกนสัญญาณอินพุตในช่วงความถี่ที่วัดได้ การใช้ตัวกรองแบนด์พาสในตัวรับสัญญาณวัดสามารถขจัดสัญญาณรบกวนและสัญญาณที่ไม่ต้องการออกจากผลการวัด และเพิ่มความแม่นยำในการวัด
แผนผังของสัญญาณอินพุต สัญญาณสะท้อน และสัญญาณส่ง
หลังจากตรวจสอบข้อมูลแล้ว พบว่าเครื่องมือของ TDR ได้ปรับค่าแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าของคลื่นสะท้อนให้เป็นมาตรฐาน แล้วนำไปเปรียบเทียบกับค่าอิมพีแดนซ์ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน ρ เท่ากับแรงดันไฟฟ้าสะท้อนหารด้วยแรงดันไฟฟ้าขาเข้า การสะท้อนจะเกิดขึ้นเมื่ออิมพีแดนซ์ไม่ต่อเนื่อง และแรงดันไฟฟ้าที่สะท้อนกลับเป็นสัดส่วนกับความต่างระหว่างอิมพีแดนซ์ และแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเป็นสัดส่วนกับผลรวมของอิมพีแดนซ์ ดังนั้น เราจึงได้สูตรดังต่อไปนี้ เนื่องจากพอร์ตเอาต์พุตของเครื่องมือ TDR มีค่า 50 โอห์ม ดังนั้น Z0 = 50 โอห์ม จึงสามารถคำนวณ Z ได้ นั่นคือเส้นโค้งอิมพีแดนซ์ของ TDR ที่ได้จากกราฟ
ดังนั้น ในรูปด้านบน อิมพีแดนซ์ที่เห็นในระยะตกกระทบเริ่มต้นของสัญญาณมีค่าน้อยกว่า 50 โอห์มมาก และความลาดชันคงที่ตามขอบขาขึ้น แสดงว่าอิมพีแดนซ์ที่เห็นเป็นสัดส่วนกับระยะทางที่เคลื่อนที่ไปในระหว่างการแพร่กระจายสัญญาณไปข้างหน้า ในช่วงเวลานี้ อิมพีแดนซ์จะไม่เปลี่ยนแปลง ผมคิดว่าเป็นการอ้อมค้อมที่จะบอกว่า อิมพีแดนซ์ถูกดูดขึ้นหลังจากการลดอิมพีแดนซ์ และในที่สุดก็ช้าลง ในเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำที่ตามมา มันเริ่มแสดงลักษณะของขอบขาขึ้นและยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จากนั้นอิมพีแดนซ์ก็สูงกว่า 50 โอห์ม ดังนั้น สัญญาณจึงเกินขีดจำกัดเล็กน้อย จากนั้นค่อยๆ กลับมา และในที่สุดก็คงที่ที่ 50 โอห์ม และสัญญาณก็ไปถึงพอร์ตตรงข้าม โดยทั่วไป บริเวณที่อิมพีแดนซ์ลดลงสามารถคิดได้ว่ามีโหลดแบบคาปาซิทีฟบนกราวด์ บริเวณที่อิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันสามารถคิดได้ว่ามีตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรม
เวลาโพสต์: 16 ส.ค. 2565
