当快速边沿信号在被测试器件上的传输时，如果遇到阻抗不连续的情况，就会产生反射。因此通过对反射现象的观察可以找到被测试线路中的不连续点，如短路、断路、过孔、走线宽度变化等等。人们不仅希望TDR设备可以用于PCB走线、电缆等产品的阻抗测量，还希望TDR设备能应用在芯片的失效分析（FA）以及高速电路板的电路模型提取。当测试者需要对阻抗不连续点进行定位时，他必须拥有一台高分辨率的TDR设备。了解更多可移步到http://www.dgkd.net/lingrechongji/
TDR设备的分辨率
一台TDR设备内部其实有两个重要的组成部分。一部分是阶跃信号发生器，它可以发出上升时间极快的阶跃信号。另一部分是高带宽的取样器，它可以将DUT上反射回来的信号进行接收、取样并在仪器的屏幕上显示出来。业界往往使用高带宽取样示波器作为TDR测试设备的平台。
TDR设备能发现或者感知的zui小（即zui短）的阻抗不连续距离的能力称之为分辨率。理论上一个阶跃信号在DUT上传输时能分辨（或称为感知）的zui小的阻抗不连续距离为电信号在该阶跃信号的上升时间内在DUT上传输的距离。假设一个阶跃信号的上升时间为t，假设电信号在某材质被测电路上的传输速率为v，那么其距离分辨率l满足下面的等式：
l=vt
因此一台TDR设备要获得更高的分辨率那么其阶跃信号发生器所发出的阶跃信号上升时间就必须更短。
同时，我们应当注意到TDR设备还有另外一个重要的组成部分即高带宽取样器。考量一台TDR设备的分辨率时还必须将取样器的带宽考虑在内。带宽不同的取样器有不同的自身上升时间指标，带宽越高的取样器拥有更快的上升时间。取样器的上升时间和带宽之间有如下的经验公式可以换算：
T=0.35/Bandwidth
取样器在对反射回来的信号进行取样时，会由于取样器自身存在上升时间而影响到TDR测量的分辨率。在考察一台TDR设备的分辨率时候，单纯关注阶跃信号发生器的上升时间或者是高速取样器的带宽都是不全面的。因此在PCB行业的测试规范IPC-TM-650测试手册中，就提出了TDR设备的系统上升时间的概念，记为Tsys。Tsys表征了一台TDR设备的整体特性，Tsys可以在TDR设备上直接测定，方法是将一个短路器端接在TDR设备的接口上，并对TDR设备获取的波形进行上升时间/下降时间测量，测得的结果就是系统上升时间和下降时间了。图1为Tektronix80E04TDR模块的系统上升/下降时间测定结果。
我们可以通过TDR设备的系统上升时间来换算出TDR设备分辨率L。如下面的公式：
L=（v*Tsys）/2
因为我们是通过高速取样器将反射波进行接收后对Tsys测定的，因此可以通俗的说阶跃信号已经在DUT上"一来一回"的"走"了两次。所以在计算分辨率时需要除以2。以FR4材质的PCB板的表层走线（v约为5.5inch/ns）为例，使用80E04组成的TDR系统可以达到约2mm的分辨率。80E04TDR模块的测试分辨能力对于PCB板阻抗测试以及电缆阻抗测试来说已经是足够高了。
但是对于PCB板的过孔、芯片内部的开路、短路等情况2mm的分辨率就略显不足，需要TDR设备具有更高的分辨率。PCB板的过孔是毫米级的，芯片内部的走线长度在几个毫米到一厘米之间。因此要完成对PCB过孔的电路模型提取以及芯片内部走线的短路、短路定位需要TDR设备的分辨率优于1mm。
高分辨率TDR的探测探头是TDR测试系统的组成部分
在进行TDR探测时，我们必须通过一个工具将快速阶跃信号注入DUT以完成测试，这个工具就是TDR探头了。图2是进行TDR测试时常用的一种单端探头，由探头前端、探头电缆以及防静电模块控制线组成。该探头标称带宽18GHz，当该探头连接到TDR测试设备上时，系统带宽就会被限制在18GHz以下，TDR测试的分辨率也就随之下降。该探头*胜任于PCB板的走线特征阻抗测试，但是在进行PCB走线的过孔测量以及芯片失效分析测试时就显得力不从心了。可见如果我们单纯拥有一个高分辨率的TDR设备是不够的，我们还需要一个高带宽的TDR探头。
影响TDR探头带宽的因素有很多，例如探头电缆的长度、探头前端的尺寸等等。一般的说，探头电缆越长对高频信号的衰减就越大，带宽就越低。探头前端的尺寸越大带宽就越低。
因此，尽量的缩短探头电缆甚至不用探头电缆就成了提高探测带宽的一个简单但非常有效且必要的措施。
TDR模块的延伸电缆可以将模块zui大限度的靠近DUT，减少由于TDR探头的电缆对探测带宽所带来的影响。
由于TDR测试模块的体积较大，不方便手持探测，因此会使用一种类似于机床那样的设备将模块固定，移动DUT向TDR模块靠拢完成探测。人们把这种类似机床的装置称为ProbeStation。
使用TDR模块延伸电缆和ProbeStation能将现有的TDR设备性能发挥到*，配合80E04TDR模块所能获得测试的分辨率也只有2mm左右，仍然不能满足高分辨率TDR用户的需求。
更高分辨率TDR的解决方案
要从根本上提高TDR测试的分辨率就必须寻找上升沿更快的阶跃信号发生器和更高带宽的取样器。在此之前人们已经找到了由多个独立仪器所组成的解决方案。
在组合方案中，使用Picosecond公司高速阶跃信号发生器（4022）配合泰克公司高带宽取样器80E06组合成一套高分辨率的TDR测试系统，见图3。该测试系统由高速阶跃信号发生器Picosecond4022配合70GHz带宽的取样模块80E06组成，标称的系统上升时间达到9ps，可获得超高的TDR测试分辨率。
80E10高分辨率测试模块
虽然高分辨率TDR组合方案能获得明显高于原有80E04方案的测试分辨率，但是也存在一些问题。例如：易用性问题，组合方案离不开繁杂的电缆连接，难以实现对DUT的探测；阻抗测量读数问题，组合方案在仪器上读出的数值只能是电压值而无法直接获得阻抗值或者反射率值；测试仪器的补偿、校准以及一致性问题，组合方案的两个组成部分来自不同的供应商，因此或多或少的存在仪器的温度补偿、校准以及一致性问题。组合方案更像是科学研究用的设备而不是商品化测试设备。由单一的供应商实现一体化高分辨率TDR测量仍然是测试者所期望的。
zui近Tektronix公司推出了全新的高分辨率TDR模块80E10、80E08。其中80E10模块的系统上升时间高达15ps（典型值）。
克服TDR测试中的多重反射
当测试者使用高分辨率TDR设备对芯片进行失效分析或者是对高速的PCB背板进行TDR测试时，可能会遇到芯片内部或者是PCB背板的各种复杂的走线情况所带来的多重反射现象，从而给寻找短路/断路点的位置带来了很大的困难。多重反射的产生如图4所示。
当被测试的走线上存在多个阻抗不连续点时，例如DUT的走线含有多个转角或者穿层，那么信号在穿越每两个相邻的阻抗不连续点时都会产生反射，所有的反射信号会叠加在一起后反映在仪器上的波形将会是乱的。多重反射的存在导致测试者无法将测试波形结果与DUT走线相对应，带来疑惑。
如果使用TDR软件，将原始的TDR测试波形按照反射的情况进行分段，通过解卷积（De-convolution/又称为去卷积）算法可纠正多重反射给测试带来的影响，还原真实的面貌。获得与DUT走线情况相符合的阻抗测试结果。图5是通过软件纠正多重反射之后的波形与原始波形的对比。
绿色波形是有明显的多重反射存在的测试波形，红色波形是经过软件纠正后的波形。从原始波形上看，我们根本无法找到被测试走线的终点，按照TDR测试的常识我们知道走线的终点表现在波形上应该是快速上升到无穷大，而绿色波形则*无法找到走线的终点，令测试者无法讲测试结果与被测试走线的情况相对应，造成很大的误解。而经过软件纠正的红色波形，令测试者可以轻易的找到被测试走线的终点，将测试结果和被测试走线的情况对应起来。了解更多可移步到冷热冲击试验机http://www.dgkd.net/lingrechongji/
小结
以往的系统上升时间为28ps的TDR设备在常见材质的DUT上分辨率已经达到2mm左右，*适合于常规的测试应用，例如PCB板以及电缆的特征阻抗测试。当测试者需要获得更高分辨率需求时，不仅需要从探测的方式上让TDR测试设备发挥zui大的效能，例如使用延伸电缆、ProbeStation等，而且需要更高系统上升时间的TDR设备，从根本上提高系统测试分辨率。在很多高分辨率TDR的测试场合，多重反射现象是很常见的，使用TDR测试软件对含有多重反射的原始波形进行纠正，是非常有效的分析方法。
