两种差分TDR对PCB测试方法的对比

之前，易迪拓培训(edatop.com)介绍了使用IPC-TM-650手册进行PCB特征阻抗测试（http://www.petpcb.com/post-2904.html），但是那篇文章中没有“伪差分”TDR测试方法。所以，本篇内容易迪拓培训(edatop.com)将介绍两种差分TDR测试方法的对比。

方法一：真差分测试法

如图1所示：阶跃信号A和阶跃信号B是一对方向相反、幅度相等且同时发出的差分阶跃信号。

图1：在真差分TDR测试系统上看到的波形

我们不但在差分TDR设备上看到差分的阶跃信号，而且当我们使用一台实时示波器来观测这对阶跃信号时可以证实这是真正的差分信号。

由于注入DUT（被测设备）中的TDR阶跃脉冲是差分信号，因此TDR设备可以直接测出差分走线的特征阻抗。使用差分阶跃信号进行真差分TDR测试，给使用者带来的最大好处就是可以实现虚拟接地，如图2所示。

图2：虚拟地的原理

由于差分走线和差分信号是平衡的，差分信号的中心电压点和地平面是等电势的，因此在使用差分阶跃信号进行差分TDR测试时，只要保证通道A和通道B共地，是不需要与DUT之间接地的。

方法二：“Super-Position”法（伪差分）

如图3所示，阶跃信号A和阶跃信号B不是同时打出的，且方向不是相反的，因此注入到DUT中的阶跃信号完全不是差分信号。

图3：“Super-Position”法TDR测试原理

在这种“伪差分TDR”设备自身的屏幕上，往往会经过人为的软件调整，令我们看到的阶跃信号同时发出且方向相反的。
但是如果我们用一台实时示波器来观测这两个阶跃脉冲，我们可以看到如图4所示的波形，我们可以看出两个阶跃脉冲之间的真实时序关系，存在着2us的时间差。也就是说这两个阶跃信号不是差分信号。

图4：用实时示波器观察“Super-Position”法TDR系统波形

这样的TDR阶跃脉冲称为伪差分信号，因为它并没有真正实现一个高速差分信号的传输过程，即幅度相等，方向相反。因此这种方法不能直接测出DUT的差分阻抗，只能使用软件计算的方法对差分阻抗测试进行模拟计算。在TDR设备上得到经过计算后得到的2个幅度相等，极性相反阶跃脉冲。这种差分TDR测试带来的局限性是：差分信号之间同时的相互作用无法真实地获得；无法实现虚拟接地，在进行差分TDR测试时通道A和通道B的探头都必须有各自独立的接地点。但是在PCB板内部的真实差分走线附近往往找不到接地点，导致无法在PCB板子内部对真实的差分走线进行测量。

为了解决“伪差分”TDR设备难以实现对PCB板内部真实走线进行差分TDR测量的问题，一般的PCB生产商都会在PCB板的周围做上带有接地点的差分走线测试条，称之为“Coupon”，图5就是一个典型的PCB板，上方是测试用的“Coupon”，下方是板子内部的真实走线。为了方便探头连接，测试点的间距一般做的很大，高达100mil（即2.54mm），已经大大超过了差分走线的间距。同时还在测试点的旁边会放置接地点，间距同样是100mil。

图5：电路板上Coupon与真实走线的差别

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