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TDR工作原理类似于雷达;沿着线缆发送一个主脉冲并监测由开路、短路、或者其它电缆阻抗不连续产生的反射。发射脉冲及其反射波传输延时间隔大约为每英尺3.3ns,假设线传输速率为0.6c (光速的十分之六)。那么，在电子学上10ns时间分辨率可分辨出大约3英尺距离的不连续性。

接收到的脉冲幅度和发送脉冲幅度的比用于计算反射系数。知道反射系数和电缆阻抗就可以计算不连续阻抗，从这些信息可推断出不连续的原因。同轴电缆在反射回路上对脉冲的衰减使其变得复杂，因此，软件必须对此进行补偿，通常根据测量距离施加一个幅度修正。

本应用中的ADC必须每个5ns转换一次(200Msps)。尽管厂商可以提供这种ADC,但价格非常昂贵，而且功耗大，通常不适合便携式应用。

实际应用中的手持式TDR模拟前端(图8)能够说明上述观点。为了便于说明，这里没有包括数字电路。尽管简单并且没有特殊元件，该电路仍具有很好性能。能够可靠地测量端接阻抗并且对于500英尺长的电缆具有5%测量精度。可测量长达2000英尺的开路或短路故障。重要的是，系统(包括显示和数字电路)可在9V碱性电池下工作长达20小时。

图8. 该时域反射计的模拟部分采用DAC/比较器代替ADC

图8中比较器(IC3)采用单电源供电、地电位检测以及仅10ns传输延迟。DAC (IC4)为双通道器件，一方面用于脉冲高度测量，另一方面驱动LCD对比度控制(如图3)。注意DAC为反向驱动;电流输出端连接在一起由经过缓冲的电压基准驱动，基准输入作为电压输出(每路带有一个外部放大器缓冲)。

利用简单的脉冲单稳态电路(没有列出)驱动Q1基极，利用正向、持续时间为10ns的脉冲依次驱动电缆。电缆的所有反射通过C3耦合到比较器。

IC5为1.2V输出带隙基准，由放大器IC2d缓冲，为IC4双路DAC提供基准电压。该基准电压被IC2c两倍增益放大器放大后，为比较器同相输入提供2.5V直流电平。DAC A在比较器反相输入端施加一个0V至3.8V电压。高于2.5V的电平用来判断正向脉冲高度，低于2.5V的电平用来判断负向脉冲幅度。

每个输入到传输线的脉冲还经过了数字电路可变延迟线，该延迟线是由计数器控制的20ns延迟单元串接而成。来自数字部分经过延迟的脉冲驱动两个触发器(IC1a和IC1b)的D输入端，触发器由比较器互补TTL输出轮流触发。这样，时间测量取决于返回脉冲和通过延迟线脉冲的竞争：如果D输入比时钟变化到来得早，触发器输出为高，否则，输出为低。

测量时，将DAC输出设置为最低值并重复调整延迟，直到触发器输出保持为零，读取计数器。同样，测量返回脉冲高度时，重复调整DAC输出直到触发器输出保持为零，然后读取DAC.注意，两个触发器需要捕获正脉冲和负脉冲的前沿。前沿是指正脉冲的上升沿和负脉冲的下降沿;如果两个脉冲施加到一个触发器，脉冲宽度可能产生所不期望的延迟。

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关键词： DAC 比较器 组合 数据采集