TDR差分测量方法与多点校准技术研究与软件实现

摘要

TDR特性阻抗测试仪是一款利用时域反射法测量阻抗不连续点处特性阻抗的仪器,适用于电路板制造商对PCB迹线进行出厂前质量检验。目前项目组自主研发成功了Asida系列特性阻抗测试仪器,但是在核心的校准与测量技术上面还不够完善,需要进一步的优化,来提高整个系统的测量精度。本论文以提高特性阻抗测试仪的精度为目标,主要工作内容有以下几方面:
　　首先,根据时域反射计(TDR)的基本原理和仪器需要实现的功能,制定 TDR特性阻抗测试仪的总体方案,并根据总体方案利用面向对象统一建模语言UML进行软件需求分析建模和软件设计分析建模;第二,分析对比目前业界的差分测量算法,根据自身硬件条件选择了对硬件要求较低,只需单脉冲源和单取样头,但对软件算法要求较高的等效伪差分测试算法,这种差分测试方法不仅降低了开发成本,并且测量结果也在允许的误差范围内;第三,提出了一种改进的校准方法,将传统的两点校准改进为多点校准,测量误差比传统方法降低了2％,传统方法的误差为5％,并将改进的校准方法和等效伪差分测量算法在特性阻抗测试仪中实现;第四,重新设计了特性阻抗测试仪的数据存储模块,采用了数据库管理方案弥补了文档管理方式的缺陷,为项目的进一步发展提供了数据存储空间保证;最后,总结了影响特性阻抗测量精度的几个因素,并给出了解决方案,确保整个系统能够提供更精确的测量服务。
　　本文的校准与测试算法以及数据存储方法均是在VC++平台上实现,并根据项目需要实现的目标,联合硬件平台进行联调测试。经过大量的实际测量实验,将本文结果与泰克、polar等国外仪器的测量结果进行了比较和分析,验证了等效伪差分测量方法和多点校准技术的正确性。数据存储模块,实现了校准测量数据稳定存取、检索和动态扩容,解决了测量数据量大的存储问题。目前该款软件和仪器配合使用的Asida第三代产品能够自动化、批量化、快速、准确地对PCB迹线进行测试,且已经通过系统功能测试和性能测试可以提供给电路板制造商使用,此外系统还有任务管理,波形分析,数据显示,结果分析等功能。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的主要贡献

1.4 本论文的主要内容

第二章 TDR基本原理

2.1 TDR仪器基本构成

2.2 阻抗变化处的波形反射

2.3 TDR校准及测量步骤

2.4 本章小结

第三章 系统总体方案与软件建模

3.1 TDR系统总体方案

3.2 TDR系统软件建模

3.3 本章小结

第四章 TDR差分校准技术研究与实现

4.1 TDR差分测量算法

4.2 多点校准方法的实现

4.3 改进的单端校准和差分测量算法的实现

4.4 本章小结

第五章 系统数据存储模块的设计与优化

5.1 系统数据存储优化的依据

5.2 数据库和数据库访问技术分析

5.3 系统数据存储模块优化的实现

5.4 本章小结

第六章 影响测量精度因素的解决方案

6.1 分辨率因素及解决方案

6.2 标准参考阻抗因素及解决方案

6.3 多重反射因素及解决方案

6.4 波形漂移因素及解决方案

6.5 本章小结

第七章 系统测试与结果分析

7.1 功能测试

7.2 性能测试

7.3 测试结果分析

第八章全文总结与展望

8.1 全文总结

8.2 后续工作展望

致谢

参考文献