PCB阻抗测量技术

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pcb测试阻抗标准

pcb测试阻抗标准

pcb测试阻抗标准PCB测试阻抗标准是确保PCB板性能和质量的重要环节之一,其目的是确保PCB板上信号的传输质量和稳定性。

本文将详细说明PCB 测试阻抗标准的各个方面,包括阻抗的基本概念、测试方法、标准规范以及实际应用等。

一、阻抗的基本概念阻抗是指电路或元件对电流的阻力,它由电阻、电感和电容组成。

在PCB板上,信号传输是通过铜箔走线进行的,而这些铜箔走线可以等效为一系列的电阻、电感和电容元件。

因此,PCB板的阻抗是衡量信号传输质量和稳定性的重要指标。

二、阻抗测试方法1.传输线法:传输线法是一种常用的阻抗测试方法,它通过在PCB板上测量传输线的电学特性来计算阻抗。

具体来说,传输线法通过测量传输线的长度、宽度和厚度等参数,以及传输线的距离地面的高度等参数,来计算阻抗。

2.反射法:反射法是一种通过测量信号反射程度来测试阻抗的方法。

该方法通过在PCB板上的信号线上发送信号,并测量反射信号的幅度和相位来计算阻抗。

3.探针法:探针法是一种通过使用探针直接接触PCB板上的信号线来测试阻抗的方法。

该方法使用高精度的探针和测量仪器,可以快速、准确地测试阻抗。

三、阻抗标准规范不同的行业和应用领域有不同的阻抗标准规范。

在PCB设计中,通常采用IPC-2552标准规范,该规范将PCB板的阻抗分为5个等级,分别是:1.25 ohm(低阻抗):主要用于低频信号传输,如电源电压和接地线等。

2.50 ohm(标准阻抗):主要用于数字信号和高速模拟信号传输。

3.60 ohm(较高阻抗):主要用于音频信号传输和一些特定的模拟信号传输。

4.100 ohm(高阻抗):主要用于时钟信号和其他高速数字信号传输。

5.无等级(自定义阻抗):用户可以根据自己的需要自定义阻抗值。

四、实际应用在PCB设计中,阻抗测试是确保信号传输质量和稳定性的重要环节之一。

首先,在PCB板的设计阶段,需要根据实际应用需求来确定所需的阻抗值,并选择合适的传输线和元件来满足阻抗要求。

PCB生产流程-阻抗控制1

PCB生产流程-阻抗控制1
流程控制概述
工序 控制要点 控制要求/方法 1.依照客户资料和生产制程能力指示设计制板结构、物料类型、阻抗 线宽等 新项目审查 新项目设计 资料评审 2. 根据以上设计资料使用POLAR软件进行模拟测试阻抗 示意图
3.跟进首板测量结果进行阻抗线宽补偿(附设计规范摘要) 1.用百倍镜测量MI要求在板面中的指定位置(即板面中线路密集处、 独立线及阻抗位置),且线宽测量时测量线底,线距为两线底间距。 线宽/ 线隙测量 2.对于阻抗模块线宽和线距测量左、中、右三个点并做记录; 对于单元内阻抗线、MI指定位置的线则测量板四个角及中间五个点的 线宽和线距并记录其最大值、最小值。 3.若生产中发现线宽、线隙、阻抗处于MI控制要求范围的上限或下限 时,需重新调整蚀刻速度,并重测线宽、线距及阻抗。
1. 线宽/ 线隙测介质层厚度
切片测量
0
流程控制概述
工序 控制要点 控制要求/方法 1.线宽测量:从MI中核对制板阻抗线宽要求,蚀刻后用100X 或200X镜 测量指定位置的线宽/线隙,按五点法测试,记录最大值和最小值,评 判标准以MI要求,线宽以线底为准(除客户有特别要求),按RF线2% 抽查。 2.蚀刻后所有有阻抗要求的制板须用阻抗机测量模块,先从MI中核对 制板蚀刻后阻抗控制要求,按1%抽查。 1.使用阻抗测试机量测模块 白字高温后 阻抗模块抽测 2.IPQC按每LOT抽2%进行模块测试 1.使用阻抗测试机量测模块 2.QTA&样板全测模块 Outgoing QA 阻抗模块抽测 3.首次批量生产板抽测10PCS 4.其他生产板按照客户要求抽测监控 示意图

PCB设计中的阻抗简介

PCB设计中的阻抗简介

PCB设计中的阻抗简介到目标的传输过程中,信号阻抗在理想情况下应该表现为常量。

如果出现不匹配的情况,则将只能发送部分信号,其余的信号将被反射回到信号源(使信号减弱)。

线缆设计厂商因此要特别确保线缆长度和材质特性的精度和一致性。

使用较高的信号切换速度,必须考虑线缆的电子属性,例如电容和电感系数,而且也不能将线缆视为简单的导线。

设计用于高速信号的线缆时考虑了这些因素的相应线缆应该称为传输线路。

PCB 上的控制阻抗同样,随着PCB 上的信号切换速度的不断增长,承载信号的迹线的电子属性将变得愈加重要。

PCB 迹线的阻抗由以下因素控制●配置●尺寸(迹线宽度和厚度、线路板材质的高度)●线路板材质的绝缘常数在使用线缆时,当信号遇到由材质或几何尺寸上的改变引起的阻抗变化时,部分信号将被反射回去,部分信号被传送到目标。

这些反射可能导致信号失常,进而降低电路的性能(例如低增益、噪声和随机错误。

)线路板设计厂商在实际中将指定线路板迹线的阻抗值和误差,并依靠PCB 制造商来遵循相应的规范。

测试PCB 大部分控制阻抗的PCB 要经历100% 的测试。

但是,对于不容易检测到的PCB 迹线来说则比较困难。

此外,迹线可能很短,并且可能包括许多分支,要精确地测试阻抗非常困难。

出于测试目的添加额外的线路将会影响性能并占用线路板空间。

PCB 测试因此通常在集成到PCB 面板上的一两个测试试样上执行,而不是在PCB 本身之上。

试样具有和主PCB 相同的分层和迹线构造,同时和PCB 的阻抗相同,这是非常精确的。

进而测试试样就足以确定线路板的阻抗是否正确了。

测量控制阻抗阻抗测量通常使用时域反射计(TDR) 来完成。

TDR 通过控制阻抗线缆和探针向试样应用快速电压步长。

任何脉冲微波中的反射都将显示在TDR 上,并且表示阻抗值的变化(称为不连续性。

)TDR 可以表明不连续。

pcb制作过程中阻抗的调整方法

pcb制作过程中阻抗的调整方法

pcb制作过程中阻抗的调整方法在PCB制作过程中,阻抗的调整是非常重要的一步。

阻抗是指电路中电流和电压之间的比值,是电路中的重要参数之一。

如果阻抗调整不好,就会导致信号的失真和干扰,从而影响电路的性能。

那么,在PCB制作过程中,如何进行阻抗的调整呢?下面我们来详细介绍一下。

一、了解阻抗的基本概念在进行阻抗调整之前,首先需要了解阻抗的基本概念和特性。

阻抗是指电路中电流和电压之间的比值,通常用欧姆(Ω)表示。

在PCB设计中,阻抗主要分为传输线阻抗和全局阻抗两种。

传输线阻抗是指在高速信号传输线上的阻抗,通常是50Ω或75Ω。

全局阻抗是指PCB的整体阻抗,主要是指电源、地面和信号层之间的阻抗匹配。

二、确定阻抗规格在进行阻抗调整之前,需要先确定阻抗规格。

这需要根据电路板的设计要求和信号传输的速度来确定。

一般来说,高速信号需要更严格的阻抗控制,而低速信号则可以放宽要求。

在确定阻抗规格时,需要考虑以下几个方面:1. PCB板材的介电常数和厚度;2. 信号层的线宽和线距;3. 信号层之间的层间距离;4. 电路板的尺寸和形状。

根据以上要素计算出所需的阻抗,然后设定合适的阻抗规格。

三、调整阻抗在确定阻抗规格后,就可以进行阻抗调整了。

阻抗调整的方法主要有以下几种:1. 改变PCB板材的厚度和介电常数,以达到所需要的阻抗值;2. 改变信号层的线宽和线距,以调整阻抗值;3. 增加或减少地面层的铜箔,以达到所需要的阻抗值;4. 在信号线的两侧增加贴片电容,以降低阻抗;5. 在信号线和地面层之间加入分布式电容,以降低阻抗。

需要注意的是,以上方法并不是每种情况都适用。

在具体操作时,需要根据具体情况进行选择和调整。

四、验证阻抗在进行阻抗调整后,需要进行阻抗验证。

验证阻抗的方法主要有两种:1. 使用阻抗测试仪进行测试,以检查阻抗是否符合设计要求;2. 在实际测试中,通过观察信号波形和频谱图等方法来验证阻抗。

需要注意的是,阻抗的验证需要在PCB制作过程中的不同阶段进行,以确保阻抗的准确性和稳定性。

阻抗测试

阻抗测试

PCB的差分阻抗测试技术作者: 周英航上网日期: 2006年11月10日打印版订阅关键字:PCB电路板TDR真差分TDR特征阻抗Coupon为了提高传输速率和传输距离,计算机行业和通信行业越来越多的采用高速串行总线。

在芯片之间、板卡之间、背板和业务板之间实现高速互联。

这些高速串行总线的速率从以往USB2.0、LVDS以及FireWire1394的几百Mbps到今天的PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2 、XAUI/2XAUI、XFI的几个Gbps乃至10Gbps。

计算机以及通信行业的PCB客户对差分走线的阻抗控制要求越来越高。

这使PCB生产商以及高速PCB设计人员所面临的前所未有的挑战。

本文结合PCB行业公认的测试标准IPC-TM-650手册,重点讨论真差分TDR测试方法的原理以及特点。

IPC-TM-650手册以及PCB特征阻抗测试背景IPC-TM-650测试手册是一套非常全面的PCB行业测试规范,从PCB的机械特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等各方面给出了非常详尽的测试方法以及测试要求。

其中PCB板电气特性要求在第2.5节中描述,而其中的2.5.5.7a(IPC-TM-650官方网站下载链接/4.0_Knowledge/4.1_Standards/test/2-5-5-7a.pdf)则全面的介绍了PCB特征阻抗测试方法和对相应的测试仪器要求,重点包括单端走线和差分走线的阻抗测试。

TDR的基本原理及IPC-TM-650对TDR设备的基本要求1.TDR的基本原理图1是一个阶跃信号在传输线(如PCB的走线)上传输时的示意图。

而传输线是通过电介质与GND分隔的,就像无数个微小的电容的并联。

电信号到达某个位置时,就会令该位置上的电压产生变化,就像是给电容充电。

因此,传输线在此位置上是有对地的电流回路的,因此就有阻抗的存在。

但是该阻抗只有阶跃信号自身才能“感觉到”,这就是我们所说的特征阻抗。

pcb阻抗测试方法

pcb阻抗测试方法

pcb阻抗测试方法
PCB阻抗测试是为了确保电路板上的信号传输质量和稳定性。

以下是一些常见的PCB阻抗测试方法:
1. TDR测试方法:采用时间域反射(TDR)技术,通过测试信号的时间和幅度来确定电路板上的反射和阻抗。

2. LCR测试方法:通过使用LCR仪器测量电路板上的电感和电容,来计算电路板的阻抗。

3. 点对点测试方法:用示波器对电路板上不同点的信号进行测试,通过比较不同点之间的信号差异来确定电路板的阻抗。

4. 内层板测试方法:通过将内层PCB放置在测试设备的夹具上,来测量内层板的阻抗。

5. 模拟仿真方法:使用电磁仿真软件,对PCB进行3D模拟,计算其阻抗和传输性能。

该方法可以在设计之前预测PCB的性能。

总之,采用适当的测试方法可以帮助确保电路板的性能符合规格和要求。

PCB板特性阻抗测试方法研究

PCB板特性阻抗测试方法研究
L I J i n g a n g
( S c h o o l o f E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g ,X i d i a n Un i v e r s i t y ,X i ’ a n 7 1 0 0 7 1 ,C h i n a )
g o f u r t h e r i n t o t h e r e s e rc a h o n t h e t e s t me t h o d o f c h ra a c t e r i s t i c i mp e d a n c e, t h i s a ti r c l e i n t r o d u c e s t he e l e me n t a y r
丧a 叶技 2 0 1 3 年 第 2 6 卷 第1 1 期
E l e c t r o n i c S c i . & T e c h . / No v . 1 5.2 0 1 3
P CB板 特 性 阻 抗 测 试 方 法 研 究
李金 刚
( 西安 电子科技 大学 电子工程学 院,陕西 西安 摘 7 1 0 0 7 1 ) 要 随着 大规模 、超 大规模 集成电路 被广泛应 用于通 用 系统 中,新 的 串行 总线的速率 高达几十 G b i t ・ s ~,在
在 高速 系统 中 , 如果 传输 线 的阻抗 不符 合 标 准 , 就
会 产 生严 重 的 串 扰 , 将 直接影 响 P C B质 量 , 因此 , 对 P C B板特性 阻 抗 的控 制 尤 为 重要 。另 外 , 随 着 产 品 的
k n o wl e d g e o f TDR t e s t me t h o d a n d p r i n c i p i u m a b o u t c h ra a c t e is r t i c i mp e d a n c e i n P CB i n d e t a i l , wh i c h p r e s e n t s t h e

使用SI9000进行PCB常规阻抗计算

使用SI9000进行PCB常规阻抗计算

使用SI9000进行PCB常规阻抗计算SI9000是一款用于高速电路设计的软件,可以帮助工程师进行PCB 常规阻抗计算。

本文将介绍使用SI9000进行PCB常规阻抗计算的步骤和一些注意事项。

步骤一:准备设计文件在进行PCB常规阻抗计算之前,需要准备好设计文件。

设计文件包括PCB的布局和线路连接等信息。

将设计文件导入SI9000软件中。

步骤二:定义材料参数在进行PCB常规阻抗计算之前,需要定义材料参数。

SI9000软件提供了常用的材料参数库,包括介电常数、损耗因子等。

根据实际情况选择合适的材料参数。

步骤三:定义层厚在PCB设计中,不同层之间的层厚可能不同。

因此,需要在SI9000软件中定义层厚。

层厚的定义将对后续的阻抗计算结果产生影响。

步骤四:定义线宽和线间距根据设计文件中的线宽和线间距,定义在SI9000软件中。

线宽和线间距的定义将用于阻抗计算。

步骤五:进行阻抗计算在SI9000软件中,选择进行阻抗计算的线路,点击“计算”按钮即可开始阻抗计算。

软件会在计算完成后给出阻抗计算结果。

步骤六:分析和优化根据阻抗计算的结果,可以分析线路的阻抗变化和不符合要求的地方。

根据需求进行相应的优化和调整,直到满足设计要求为止。

注意事项:1.在使用SI9000进行PCB常规阻抗计算时,要保证输入的材料参数、层厚、线宽等参数与实际设计一致,以确保计算结果准确。

2.在定义线宽和线间距时,应该考虑到PCB制造工艺的限制,避免出现制造上的困难。

3.在进行阻抗计算之前,要对设计文件进行合理的预处理,如去除不必要的线路、修复错误等,确保输入的设计文件是正确的。

4.在进行阻抗计算之后,还要对计算结果进行验证,可以通过快速原型制造进行样品制作,然后进行测试验证,以确保计算结果的准确性。

总结:SI9000能够帮助工程师进行PCB常规阻抗计算,通过合理的定义材料参数、层厚、线宽和线间距等参数,可以得到准确的阻抗计算结果。

在进行阻抗计算之前,应该对设计文件进行合理的预处理,并对计算结果进行验证,确保设计满足要求。

pcb天线阻抗测试方法

pcb天线阻抗测试方法

pcb天线阻抗测试方法PCB天线阻抗测试方法引言:PCB(Printed Circuit Board)天线是一种用于无线通信的关键元件,其阻抗匹配对于天线的性能至关重要。

因此,准确测试和调整天线的阻抗是保证通信质量的重要环节。

本文将介绍几种常用的PCB天线阻抗测试方法,并详细阐述其原理和操作步骤。

一、S参数测试法S参数测试法是一种常用的PCB天线阻抗测试方法。

该方法通过测试天线输入端和输出端的反射系数,来确定其阻抗匹配情况。

具体操作步骤如下:1. 连接测试设备:将测试设备(如网络分析仪)的测试端口与天线的输入端口和输出端口分别连接。

2. 设置测试参数:在测试设备上设置测试频率范围和功率级别。

3. 测试反射系数:通过测试设备,测量天线输入端口和输出端口的反射系数,并记录测试结果。

4. 分析测试结果:根据测试结果,判断天线阻抗匹配情况。

若反射系数接近0,则表示天线阻抗匹配良好;若反射系数较大,则表示天线存在阻抗不匹配问题。

二、共模抑制测试法共模抑制测试法是一种用于测试PCB天线阻抗的有效方法。

该方法通过测试天线输入端和输出端的共模抑制比,来评估其阻抗匹配性能。

具体操作步骤如下:1. 连接测试设备:将测试设备(如信号源和功率计)的输出端口与天线的输入端口和输出端口分别连接。

2. 设置测试参数:在信号源上设置测试频率和功率级别,并将功率计连接到天线的输入端口和输出端口。

3. 测试共模抑制比:通过调节信号源的输出功率,测量天线输入端口和输出端口的共模抑制比,并记录测试结果。

4. 分析测试结果:根据测试结果,判断天线阻抗匹配情况。

若共模抑制比较大,则表示天线阻抗匹配良好;若共模抑制比较小,则表示天线存在阻抗不匹配问题。

三、Smith图测试法Smith图测试法是一种图形化的PCB天线阻抗测试方法。

该方法通过绘制天线的阻抗曲线在Smith图上的位置,来评估其阻抗匹配性能。

具体操作步骤如下:1. 连接测试设备:将测试设备(如网络分析仪)的测试端口与天线的输入端口和输出端口分别连接。

PCB性能测试

PCB性能测试

PCB性能测试PCB,即印制电路板,是电子设备中最基本的组成部分之一。

为了确保电子设备的稳定运行和可靠性,必须对PCB进行性能测试。

本文将介绍PCB性能测试的内容和流程。

一、性能测试种类1. 绝缘电阻测试:用于测量电路板各层之间或电路板和周围环境之间的绝缘电阻。

测量绝缘电阻时,通常需要将一端接地,然后使用万用表测量与其他端点的电阻值。

2. 轨迹阻抗测试:用于测量电路板信号传输路径的阻抗。

通过对传输路径的阻抗进行测试,可以确保数据的传输质量,从而提高电子设备的性能。

3. 焊接测试:用于测试PCB上所采用的焊接技术的性能。

测试焊接性能可以避免焊接不牢或电子器件运行异常的情况。

4. 环境测试:用于测试PCB在不同环境下的性能。

比如,在高温或低温环境下,电路板的性能可能会受到影响。

5. 机械性能测试:用于测量电路板在物理环境下的性能,比如抗弯曲或耐冲击性等。

这种测试还包括PCB振动测试,可用于测试电路板在振动环境下的可靠性。

二、性能测试流程1. 确定测试标准:在测试PCB性能之前,需要明确测试标准。

标准化测试可确保测试结果的准确性和可靠性。

这些标准可参考国家标准或行业标准。

2. 准备测试设备:根据所需测试的性能,准备相应的测试设备。

如,需要绝缘电阻测试,通常需要使用万用表、高阻测试仪等。

3. 进行测试:根据所选的测试方法,进行测试。

比如绝缘电阻测试,需要将电路板的两个端口连接到测量仪器的两个端口,并测量电阻值。

每一项测试都需要按照标准规定的参数和流程进行测试,保证测试结果的可靠性。

4. 记录结果:完成测试后,需要记录测试结果。

将测试结果与测试标准进行比较,判断PCB是否符合标准,以便进行后续的维修或处理。

三、PCB性能测试的重要性1. 保证电路板的可靠性:电子设备的可靠性是用户最看重的方面之一。

进行性能测试,可以检查电路板的各个方面,确保电路板的可靠性。

2. 减少维修次数和维修成本:通过测试,可以发现电路板内部存在问题,从而避免维修不良或更换不必要的部件。

PCB阻抗测量技术

PCB阻抗测量技术

PCB阻抗测量技术安捷伦科技(中国)有限公司:孙灯亮PCB传输线的特征阻抗和差分阻抗现代的智能手机,计算机,通信设备等电子产品都内含复杂的PCB,这些PCB上的传输线负责把各种芯片连接在一起,并进行互相通信。

图1 现代高速电路中的传输线互连衡量PCB上传输线的最重要指标是特征阻抗,或叫特性阻抗,简称阻抗。

PCB传输线的特征阻抗不是直流电阻,它属于长线传输中的概念。

在高频范围内,信号传输过程中,信号边沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个瞬态电流I,而如果信号的瞬态电压为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗。

信号在传输的过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

图2 传输线用等效的集中参数电路RLCG描述传输线的特征阻抗主要与传输线的结构有关系。

把传输线分成一小段一下段,如图2所示,每一段用等效的集中参数RLCG电路表示,传输线即可用电报方程来表达:电报方程的通解为:其中:为传播常数为特征阻抗由于R, G 远小于jwL,jwC,所以通常所说的特征阻抗或阻抗是指:这个是最终的特征阻抗公式,从公式中可见,传输线的特征阻抗只与寄生电感和寄生电容有关,而与频率没有关系,单位也直接用欧姆来表示。

寄生电感和寄生电容与传输线结构和介电常数有关,而介电常数与频率也有一些关系,所以特征阻抗与频率也有微弱的关系。

PCB中常见的几种传输线结构如图3所示。

图3 PCB中常见的单端传输线结构微带线指的是处于PCB板外层的线路。

微带线的电场穿透两种不同的介电质,相对较难控制阻抗。

空气的介电常数较PCB为低,所以整体微带线的等效介电常数较低(约为2)。

信号在微带线上的传输速率较快(约为每英寸145ps)。

因为在微带线分布在PCB的表面,可以节省层数进行高密度布线,但是较容易受到干扰。

如何用TDR来测试PCB板的线路阻抗

如何用TDR来测试PCB板的线路阻抗

如何用TDR来测试PCB板的线路阻抗TDR(Time Domain Reflectometry,时域反射测量)是一种广泛应用于测试电子设备的一种测量技术。

它可以用于测试PCB(PrintedCircuit Board,印刷电路板)上的线路阻抗,并检测故障和问题。

下面是一些使用TDR测试PCB板线路阻抗的方法:1.确定测试的目的:在进行测试之前,需要明确测试的目的和需求。

可能的测试目的包括检测线路的完整性、确定线路的特性阻抗值、发现电路的故障和问题等。

2.准备测试设备:使用TDR测试线路阻抗需要准备相应的仪器设备。

一般来说,这包括TDR仪器、适配器和测试夹具等。

3.设定测试参数:根据测试目的和要求,设定TDR仪器的测试参数。

这些参数包括测试的时间窗口、信号速度、抽样点数、信号的上升时间等。

这些参数的设定将直接影响测试的准确性和结果。

4.连接测试设备:将TDR仪器和PCB板连接起来。

这可以通过适配器和测试夹具完成。

确保连接正确并牢固,以获得准确的测试结果。

5.进行测试:开始测试之前,应先对TDR仪器进行校准,以确保测试的准确性。

校准通常涉及到使用校准线、短路、开路和负载等进行测试,并使用仪器的校准功能进行调整。

6.分析测试结果:完成测试后,需要对测试结果进行分析。

主要的分析方法是通过观察TDR图谱来判断线路的阻抗特性和是否存在问题。

不同的TDR仪器可以提供不同方式的图谱显示和数据分析功能。

7.修复和改进:根据测试结果进行修复和改进。

如果测试发现了线路的故障或问题,需要对其进行修复。

如果测试结果不理想,可以通过调整PCB设计或调整测试参数来改进线路的阻抗特性。

8.进行验证测试:在完成修复和改进后,应进行验证测试以确保线路阻抗符合要求。

验证测试通常是对修复后的线路进行再次测试,并与之前的测试结果进行比较。

总结起来,使用TDR测试PCB板线路阻抗需要准备测试设备,设定好测试参数,连接测试设备,进行测试,分析测试结果,进行修复和改进,并进行验证测试。

Sequid TDR在PCB及FPC阻抗测试中的应用

Sequid TDR在PCB及FPC阻抗测试中的应用

Sequid TDR 在PCB 及FPC 阻抗测试中的应用
在现代电子线路设计当中,越来越多的软线路板(FPC)及高速线路板(PCB)被应用到物联网的通信及复杂电子设备中,如WIFI 设备、蓝牙及相关无
线终端设备等。

而对于这些设备来说,信号的完整性变得非常重要,特别是线
路板的阻抗对信号完整性起到了至关重要的作用。

Sequid TDR 作为专业的线路板阻抗测量工具拥有优越的性能,抖动Jrms 图一:未校准
图二:校准后
Sequid 的拥有多种不同类型的探头,差分、单端可调及不可调间距的要求都能满足。

为了让大家更清楚了解DTDR-65 的测量的特点,我们用Sequid 18G SDTP-P 可调差分探头对用于物联网设备的2cm 左右长的FPC(如图三)线路进行了阻抗及其他相关参数的分析,将SDTP-P 间距调成0.1mm 对红色指出线路进行测量。

分别测出两个测量结果,从图四测量结果中我们可以看到,Sequid 的TDR
拥有类似采样示波器功能的实时波形,那可让研发型的客户实时了解接触部位
时域反射信号的变化或者探头是否接触良好。

同时,在结果测量波形里,可
以根据产品的规格要求设定起始(可选择时间或者距离,距离的准确性与相关
参数设置有关系)及阻抗公差范围,明显看出两块FPC 长度的差距(大约0.3cm)及阻抗值,软件将同时提供每个测试样品的最大、最小及平均值。

图四:FPC 测量结果
阻抗测试的模板可以根据PCB 上线路特性来自动生成阻抗随时间变化的自定义模板,如图五所示,这样可以准确的对特殊PCB 走线的好坏进行判断及检测,如PCB 板上的线圈电路的短路、断路等。

图五:自定义非规则模板。

pcb铜皮阻抗计算

pcb铜皮阻抗计算

pcb铜皮阻抗计算PCB铜皮阻抗计算。

一、啥是PCB铜皮阻抗呀 。

咱们先来说说这个PCB铜皮阻抗是个啥玩意儿。

简单来说呢,在PCB(印刷电路板)里,铜皮阻抗就是电流在铜皮上传输时遇到的阻碍啦。

这就好比咱们走路,路上要是有石头或者坑洼,走起来就不顺畅,电流在铜皮上跑的时候,也会遇到类似的“麻烦”,这个“麻烦”的大小就是阻抗啦。

它为啥这么重要呢?这是因为在电子设备里,信号都是通过PCB上的铜皮来传输的,如果阻抗控制不好,信号传输就会出问题。

比如说,可能会出现信号失真呀,或者信号传输速度变慢之类的情况。

就像你打电话,如果线路有干扰(这就类似阻抗没控制好),那你听到的声音可能就不清楚啦。

二、影响PCB铜皮阻抗的因素 。

1. 铜皮的厚度。

铜皮厚一点或者薄一点,对阻抗的影响可不小呢。

一般来说,铜皮越厚,电阻就越小,因为电流有更多的“通道”可以走啦。

就像一条宽马路,车(电流)可以跑得更顺畅,遇到的阻碍就小。

相反,如果铜皮很薄,就像一条窄窄的小路,车(电流)走起来就费劲,阻抗就大啦。

2. 线宽和间距。

这个线宽和间距也是很关键的因素哦。

线宽越宽,阻抗就越小。

想象一下,你在一个宽敞的走廊里走(宽线)和在一个窄窄的过道里走(窄线),肯定是在宽敞的地方走起来更自在,电流也是这个道理。

而间距呢,如果间距太小,相邻线路之间就会产生干扰,也会影响阻抗。

这就好比你和别人挨得太近,就容易互相影响啦。

3. 介质材料。

PCB中间的介质材料也对铜皮阻抗有影响呢。

不同的介质材料有不同的介电常数,这个介电常数会影响电场的分布,进而影响电流的传输。

比如说,有的介质材料就像“软垫子”,让电流走起来比较费劲,有的就像“硬地板”,电流走起来相对轻松一些。

三、怎么计算PCB铜皮阻抗呢。

1. 微带线阻抗计算。

对于微带线(就是那种只有一面有铜皮,另一面是介质和地平面的线路),有一个比较常用的计算公式:Z_0 = (87)/(√(ε_r + 1.41)) ln <=ft((5.98h)/(0.8w + t))这里面呢,Z_0就是我们要计算的阻抗啦,ε_r是介质的相对介电常数,h是介质的厚度,w是线宽,t是铜皮的厚度。

pcb绝缘阻抗标准

pcb绝缘阻抗标准

pcb绝缘阻抗标准PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子产品中不可缺少的部件,它的性能和质量直接关系到整个产品的稳定性和可靠性。

而在PCB的设计与制造过程中,绝缘阻抗是一个非常重要的因素,因为高绝缘阻抗能提高信号传输的质量和可靠性,防止信号受到干扰和损耗,保证整个电路的稳定性。

然而,由于各种因素的影响,很容易造成绝缘阻抗不稳定,因此需要建立标准来约束和规范,下面将介绍PCB绝缘阻抗标准的相关内容。

一、PCB绝缘阻抗标准的制定PCB绝缘阻抗标准是由国际电气与电子工程师协会(IEEE)制定的,其中包括了许多细节和规范,主要分为以下几个方面:1. 贴片元件的影响:贴片元件本身的精度和特性会直接影响电路板的绝缘阻抗,因此需要特别注意。

例如,如果贴片元件的焊盘没有贴满,或者长宽比过大,都会对绝缘阻抗造成影响。

2. 布线的影响:布线的宽度、间距、走向等因素也会直接影响绝缘阻抗,因此需要在设计过程中进行细致的调整。

一般来说,在设计宽线时,需要采用对称或缠绕布线的方式,以此来保证绝缘阻抗的稳定性和一致性。

3. 电路板厚度的影响:电路板厚度直接决定了绝缘阻抗的大小,因此在选择电路板厚度时需要特别注意。

例如,对于高速传输等敏感性电路来说,需要选择尽可能薄的电路板,以此来提高绝缘阻抗的稳定性和可靠性。

二、如何测试PCB绝缘阻抗测试PCB绝缘阻抗通常采用网络分析仪(Network Analyzer),这是一种专门用于测试高频电路的仪器。

具体的测试步骤如下:1. 准备测试程序:根据不同的测试要求和指标,编写适当的测试程序,包括测试频段、测试参数等。

2. 连接测试仪器:将测试仪器与需要测试的电路板连接起来,并确保连接的稳定性和可靠性。

3. 进行测试过程:按照测试程序进行测试,一般来说,需要在多个测试点进行测试,并记录测试结果,以此来确保测试结果的准确性和可靠性。

4. 分析测试结果:将测试结果进行细致的分析,并根据测试指标来评估电路板绝缘阻抗的好坏,以此来决定是否需要进行进一步的调整和优化。

PCB阻抗测量技术

PCB阻抗测量技术

PCB阻抗测量技术安捷伦科技(中国)有限公司:孙灯亮PCB传输线的特征阻抗和差分阻抗现代的智能手机,计算机,通信设备等电子产品都内含复杂的PCB,这些PCB上的传输线负责把各种芯片连接在一起,并进行互相通信。

图1 现代高速电路中的传输线互连衡量PCB上传输线的最重要指标是特征阻抗,或叫特性阻抗,简称阻抗。

PCB传输线的特征阻抗不是直流电阻,它属于长线传输中的概念。

在高频范围内,信号传输过程中,信号边沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个瞬态电流I,而如果信号的瞬态电压为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗。

信号在传输的过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

图2 传输线用等效的集中参数电路RLCG描述传输线的特征阻抗主要与传输线的结构有关系。

把传输线分成一小段一下段,如图2所示,每一段用等效的集中参数RLCG电路表示,传输线即可用电报方程来表达:电报方程的通解为:其中:为传播常数为特征阻抗由于R, G 远小于jwL,jwC,所以通常所说的特征阻抗或阻抗是指:这个是最终的特征阻抗公式,从公式中可见,传输线的特征阻抗只与寄生电感和寄生电容有关,而与频率没有关系,单位也直接用欧姆来表示。

寄生电感和寄生电容与传输线结构和介电常数有关,而介电常数与频率也有一些关系,所以特征阻抗与频率也有微弱的关系。

PCB中常见的几种传输线结构如图3所示。

图3 PCB中常见的单端传输线结构微带线指的是处于PCB板外层的线路。

微带线的电场穿透两种不同的介电质,相对较难控制阻抗。

空气的介电常数较PCB为低,所以整体微带线的等效介电常数较低(约为2)。

信号在微带线上的传输速率较快(约为每英寸145ps)。

因为在微带线分布在PCB的表面,可以节省层数进行高密度布线,但是较容易受到干扰。

PCB设计中的特性阻抗

PCB设计中的特性阻抗

PCB设计中的特性阻抗特性阻抗(Characteristic Impedance)是指传输线上电流和电压之间的比率,表示传输线上电流和电压之间的关系。

在PCB设计中,特性阻抗是十分重要的参数,它直接影响信号传输的性能和可靠性。

本文将详细介绍特性阻抗的概念、计算方法和影响因素。

一、特性阻抗的概念特性阻抗是指传输线上单位长度内阻抗的数值,单位为欧姆(Ω)。

它决定了传输线上电流和电压的比率,即电压波形和电流波形的传输特性。

特性阻抗可以看作是一种参数,表示了传输线在单位长度内能够传输电信号的能力。

特性阻抗可以通过传输线的物理特性和几何参数来确定,主要包括导体厚度、介质相对介电常数、导体间距、信号层到地层的间距等因素。

特性阻抗与线宽、线间距和介质常数、几何形状等有关。

二、特性阻抗的计算方法特性阻抗的计算方法有多种,常用的有理论计算方法和仿真/实测方法。

1.理论计算方法理论计算方法包括微带线计算、同轴线计算和矩形波导计算方法。

其中微带线计算方法是最常用的一种计算特性阻抗的方法,它适用于堆叠结构、分层结构和印制电路板等实际应用。

微带线的特性阻抗可以通过以下公式计算:Z0 = (138 / sqr t(εr + 1.41)) * (ln(5.98H / (0.8W + T)) + 1)其中,Z0为特性阻抗,εr为介质相对介电常数,H为介质厚度,W为导体宽度,T为导体厚度。

2.仿真/实测方法仿真/实测方法是通过使用电磁仿真软件或实验测量等手段来计算特性阻抗。

这种方法更加准确,能够考虑更多的因素,例如边缘效应和电磁耦合。

借助电磁仿真软件,可以通过建立PCB布局和层堆叠的模型来模拟电磁波在传输线上的传播过程,从而得到特性阻抗。

在仿真过程中,需要设置准确的物理材料参数和几何参数,并考虑信号源、负载、阻抗匹配、电磁兼容性等因素。

3.实测方法实测方法是通过使用高频测试器件,例如网络分析仪,来测量特性阻抗。

这种方法可以直接测量PCB上的传输线特性,直观可靠,但需要相应的测试设备和测试技术。

印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍

印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍

印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍一:特性阻抗原理:传输线的定义,在国际标准IPC-2141 3.4.4说明其原则“当 信号在导线中传输时,若该导线长度大到信号波长的1/7,则该导线应被视做传输线。

如当某电磁波信号以时钟频率为900MHZ (GSM手机传输频率)在导线中传播时,则如果线路的长度大于:1/7波长=1C/7F=4.76CM 时,该线路就被定义为传输线。

众所周知,直流电路中电流传输时遇到的阻力叫电阻,交流电路中电流遇到的阻力叫阻抗而高频(》400MHZ )电路中传输信号所遇到的阻力叫特性阻抗,在高频情况下,印制板上的传输信号铜导线可以被视为由一串等效电阻及一并连电感所组合而成的传导线路,而此等效电阻在高频分析时小到可以忽略不记,因此我们在对一个印制板的信号传输进行高频分析时,则只需考虑杂散分布之串联电感及并联电容的效应,我们可以得到以下公式;Z0=R+√L/C √≈√L/C ( Z0为特性阻抗值)关于特性阻抗,有以下几原则:1、 在数字信号在板子上传输时,印制板线路的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配,如果不匹配的话,所传送的信号能量将出现反射,散失,衰减,或延误,等现象,从而产生杂信,2、 由于电子元件的电子阻抗越高时,其传输速率才越快,因而电路板的特性阻抗值也要随之提高,才能与之匹配,3、射频通信用的PCB ,除强调 Z0外,有时更加强调板材本身具有低的 Er (介质常数)值及低的Df (介质损耗因子)值。

高频信号在介质中的传输速度为C/ Er,可知:Er 越小,传输速度越快,这也是为何高频要用低介质常数的高频材料。

Df 影响着信号在介质传输过程中的失真,Df 越小,失真越小。

二:特性阻抗的常见形式和计算方法:在线路板的设计中,传输信号最常见的有4种单线布线和2种差分布线方式方式:以上四种单线传输信号布线方式的阻抗计算公式见下;(差分略)1、 微带线:Z 。

=87ln 「5.98H/(0.8W+T )」Er+1.412、 埋入式微带线Z 。

TDR-4949差分阻抗测试技术

TDR-4949差分阻抗测试技术

PCB电路板差分阻抗测试技术为了提高传输速率和传输距离,计算机和通讯产业正逐步转移到高速串列总线,在芯片-芯片、板卡-板卡与背板间实现高速互连。

这些高速串列总线的速率正从过去USB2.0、LVDS及FireWire1394的几百Mbps,提升到当前PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2、XAUI/2XAUI、XFI的数Gbps,甚至达10Gbps,这意味着计算机与通讯业的PCB厂商对差分走线的阻抗控制要求将越来越高,因此使PCB制造商及高速PCB设计人员面临前所未有的挑战。

本文将结合PCB业界的测试标准IPC-TM-650手册,讨论真实差分TDR测试方法的原理及特点。

IPC-TM-650测试手册是一套全面性PCB产业测试规格,从PCB的机械特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等方面提供了详尽测试方法及测试要求。

该手册的2.5节描述了PCB电气特性,而其中的2.5.5.7a则全面介绍了PCB特征阻抗测试方法和相应的测试仪器要求,并包含了单端走线和差分走线的阻抗测试。

TDR基本原理图1是一个阶跃讯号在传输线(如PCB走线)上传输时的示意图。

而传输线是透过电介质与GND分隔的,就像无数个微小的电容器并联。

当电讯号到达某个位置时,就会使该位置上的电压产生变化,如同为电容器充电。

由于传输线在此位置上具备对地电流回路,因此会产生阻抗。

但该阻抗只有阶跃讯号自身才能感觉到,这就是所谓的特征阻抗。

当传输线上出现阻抗不连续的现象时,在阻抗变化之处的阶跃讯号就会产生反射现象,若对反射讯号进行取样并显示在示波器荧幕上,就会得到图2所示的波形,该波形显示了一条被测试的传输线在不同位置上的阻抗变化。

我们可以比较图2中的两个波形。

这是使用两台分辨率不同的TDR设备在测试同一条传输线时获得的测试结果。

两款设备对传输线阻抗变化的反映不同,一个明显而另一个不明显。

TDR设备感测传输线阻抗不连续的分辨率主要取决于TDR设备发出之阶跃讯号上升时间的快慢,快的上升时间可获得高分辨率。

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PCB阻抗测量技术安捷伦科技(中国)有限公司:孙灯亮PCB传输线的特征阻抗和差分阻抗现代的智能手机,计算机,通信设备等电子产品都内含复杂的PCB,这些PCB上的传输线负责把各种芯片连接在一起,并进行互相通信。

图1 现代高速电路中的传输线互连衡量PCB上传输线的最重要指标是特征阻抗,或叫特性阻抗,简称阻抗。

PCB传输线的特征阻抗不是直流电阻,它属于长线传输中的概念。

在高频范围内,信号传输过程中,信号边沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个瞬态电流I,而如果信号的瞬态电压为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗。

信号在传输的过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

图2 传输线用等效的集中参数电路RLCG描述传输线的特征阻抗主要与传输线的结构有关系。

把传输线分成一小段一下段,如图2所示,每一段用等效的集中参数RLCG电路表示,传输线即可用电报方程来表达:电报方程的通解为:其中:为传播常数为特征阻抗由于R, G 远小于jwL,jwC,所以通常所说的特征阻抗或阻抗是指:这个是最终的特征阻抗公式,从公式中可见,传输线的特征阻抗只与寄生电感和寄生电容有关,而与频率没有关系,单位也直接用欧姆来表示。

寄生电感和寄生电容与传输线结构和介电常数有关,而介电常数与频率也有一些关系,所以特征阻抗与频率也有微弱的关系。

PCB中常见的几种传输线结构如图3所示。

图3 PCB中常见的单端传输线结构微带线指的是处于PCB板外层的线路。

微带线的电场穿透两种不同的介电质,相对较难控制阻抗。

空气的介电常数较PCB为低,所以整体微带线的等效介电常数较低(约为2)。

信号在微带线上的传输速率较快(约为每英寸145ps)。

因为在微带线分布在PCB的表面,可以节省层数进行高密度布线,但是较容易受到干扰。

带状线是指处于PCB板内层的线路。

带状线的电场只在PCB的范围内,相对较易控制阻抗。

带状线周围介质的介电常数较高(约为 4.4),信号传输速度相对较慢(约为每英寸185ps)。

因为在PCB的里面,所以不容易受干扰。

图4 微带线和带状线电场和磁场分布对于微带线或带状线,都有如下特征:阻抗与走线宽度和走线厚度成反比;阻抗与叠层板高度成正比;阻抗与叠层板的介电常数的平方根成反比。

所以研发设计PCB或工厂生产PCB时通过控制走线的宽度,厚度,叠层高度,及使用不同的PCB板材,就可以控制PCB 传输线的特征阻抗。

随着信号速率越来越高,差分信号变得越来越普遍,其主要优点如下。

1.由于差分传输线结构共模抑制能力强,可以更好的抗干扰。

2.由于差分传输线结构的两根线间是平衡的,它们之间的电磁场将抵消,能够更好地降低辐射。

3.差分传输结构可实现更加精确的时序控制,可减少由于电流瞬变导致的电源噪声。

PCB上的差分传输线结构如下图。

比较常用的是边对边耦合的微带差分线和边对边耦的带状差分线。

这两种结构不论设计或生产都比较容易进行阻抗控制。

图5 PCB差分传输线结构差分传输结构或差分传输线具有两种独特的传播方式,每种方式都有自己的特征阻抗。

大多数资料把这两种方式称为奇模阻抗和偶模阻抗。

奇模阻抗被定义为通过监测一条线路,而另一条线路通过互补信号驱动而测量的阻抗。

差分阻抗是指在差分驱动时在两条传输线中测量的阻抗。

差分阻抗是奇模阻抗的两倍。

偶模阻抗被定义为通过监测一条线路,而另一条线路通过同等信号驱动而测量的阻抗。

共模阻抗是指并连在一起的线路的阻抗,是偶模阻抗的二分之一。

图5 差分传输线的奇模阻抗和偶模阻抗差分阻抗和奇模阻抗的计算公式如下:共模阻抗和偶模阻抗的计算公式如下:图6 差分/共模结构的电磁场分布和模型PCB阻抗和差分阻抗测试仪器和探头现在测试PCB阻抗的仪器主要有两种:基于采样示波器的时域反射计TDR和基于网络分析仪的ENA-TDR。

图7是典型的时域反射计TDR,由采样示波器86100D和TDR模块54754A组成,其典型的TDR指标是:硬件上升时间40ps,归一化的上升时间<25ps(最低16ps)。

图7 86100D采样示波器和54754A TDR测试模块图8是现在比较流行的基于网络分析仪E5071C的ENA-TDR,由2端口或4端口E5071C 矢量网络分析仪和TDR选件构成,其典型的TDR指标是:上升时间22ps。

图8 基于网络分析仪的ENA-TDR测量PCB单端阻抗或差分阻抗,探头是必不可少的一部分。

如果已经在被测PCB上设计了SMA接头或测试夹具,可以用同轴电缆直接连接被测件测量。

大多数情况都是裸PCB 或裸的测试条,这时需要用探头测量。

探头可以自己制作,如图9所示,是本人自己制作的差分TDR探头,实际使用效果还是非常好的。

自己制作时需要注意地线的连接,制作单端探头时地线与信号针之间形成的环路面积尽量小;制作差分探头时两根信号针之间的环路面积尽量小。

同轴电缆中间的信号线一般较粗,制作时需要用锉刀把信号线挫细成针,有利于探测。

图9 自制的差分TDR探头当然最好还是用与仪器配套的探头,如图10所示的N1021B差分TDR探头可以用于传统的基于采样示波器86100D的TDR仪器,也可以用于基于网络分析仪E5071C的ENA-TDR。

N1021B的典型指标是:带宽>18GHz,可变探针间距范围0.5mm~2.54mm。

图10 N1021B差分TDR探头基于采样示波器的TDR测量原理时域反射计TDR是最常用的测量传输线特征阻抗的仪器,它是利用时域反射的原理进行特性阻抗的测量。

图1是TDR工作原理图。

图11 时域反射计TDR工作原理TDR包括三部分组成:1)快沿信号发生器:典型的发射信号的特征是:幅度200mv,上升时间35ps,频率250KHz 方波。

2)采样示波器:通用的采样示波器;3)探头系统:连接被测件和TDR仪器。

4)测试信号的运行特征参考图2所示。

图3是计算被测传输线特征阻抗的计算公式。

图12 TDR测试信号在传输线上的运动特征图13 TDR计算被测件特征阻抗的计算公式图14 TDR曲线与被测传输线一一对应其中ρ是反射系数,Z0是参考阻抗(一般为50ohm,由测试系统決定),Z是待测阻抗。

由此仪器可以计算显示出传输线各个点的阻抗,从而可以在仪器的荧幕上显示一条TDR 曲线,曲线的每一点对应传输线上的每一点的反射系数或特征阻抗。

当传输线上存在寄生电容、电感(如过孔)时,在TDR曲线上可以反映出寄生参数引起的阻抗不不连续,而且這些阻抗不连续曲线可以等效为电容、电感或其组合的模型,因而TDR也可以用來进行互连建模,可以直接在仪器上读出寄生的电感或电容,或通过仿真软件建立更详细的模型。

图15 从TDR曲线上的波动处可计算出寄生电容或电感基于网络分析仪的ENA-TDR测量原理网络分析仪VNA 是测量被测件(DUT)频率响应的仪器,测量的时候给被测器件输入一个正弦波激励信号,然后通过计算输入信号与传输信号(S21)或反射信号(S11)之间的矢量幅度比(图14)得到测量结果;在测量的频率范围内对输入的信号进行扫描就可以获得被测器件的频率响应特性(图15 );在测量接收机中使用带通滤波器可以把噪声和不需要的信号从测量结果中去掉,提高测量精度。

图16 输入信号、反射信号和传输信号示意图图17 在测量频率范围内扫描正弦波激励信号,就可用VNA 测得被测器件的频率响应特性众所周知,频域和时域之间的关系可以通过傅立叶理论来描述。

通过对使用VNA 获得的反射和传输频率响应特性进行傅立叶逆变换,可以获得时域上的冲激响应特性(图4)。

再通过对冲激响应特性进行积分,可得到阶跃响应特性。

这和在TDR 示波器上观察到的响应特性是一样的。

由于积分计算非常耗时,因此实际上使用的方法是在频域中根据傅立叶变换的卷积原理进行计算——把输入信号的傅立叶变换和被测件的频率响应特性进行卷积,然后再对结果实施傅立叶逆变换。

由于在时域中的积分也可使用频域中的卷积来描述,因此我们可以快速计算出阶跃响应特性。

图18 从傅立叶逆变换中推导出的阶跃响应特性与冲激响应特性之间的关系通过傅立叶逆变换得到的时域特性的时间分辨率和时间测量范围分别对应于最高测量频率的倒数和频率扫描间隔的倒数(图15)。

例如,若最高测量频率是10 GHz,则时间分辨率为100 ps。

我们似乎可以认为通过不断缩小频率扫描的间隔就可以无限地扩大测量的时间范围,但事实上却存在限制。

因为傅立叶逆变换中使用的频率数据在频域中必须是等距的,若扫描的频率间隔比VNA 的最低测量频率还要小,那么就不能执行傅立叶逆变换。

例如,如果VNA 的最低测量频率是100 kHz,则在时域测量中能够得到的最大时间测量范围就是10 us,对于TDR 的测量应用,这足够了。

图19 时域参数(时间分辨率和时间测量范围)与频域参数(最大频率和扫描频率间隔)之间的关系图16 显示的是使用基于网络分析仪E5071C的ENA-TDR和基于示波器86100D的TDR,对同一被测件的阻抗进行测量,得到的响应曲线之间的相关性。

两个测量结果之间的差别不到0.4Ω。

图20ENA-TDR 和86100D TDR 的测量结果之间的相关性TDR测量仪器系统的校准许多因素影响着TDR测量的精度,主要包括:TDR仪器的阶跃响应,采样头性能,探头与被测件连接的寄生参数,电缆探头和被测件损耗,多重反射和测量中使用的参考阻抗的精度等。

为此,测试仪器系统需要经过校准才能保证测量的精度。

图21 TDR仪器的误差源业界采用了许多校准方法来保证TDR测量的精度,主要有:1:偏置校准方法(适用于基于采样示波器的TDR)2:归一化校准方法(适用于基于采样示波器的TDR)3:电子校准件SOLT校准方法(适用于基于网络分析仪的ENA-TDR)适用于基于采样示波器的TDR的偏置校准方法是在被测件的位置连接一个标准阻抗件,测量标准阻抗件的阻抗,测量结果与标准阻抗件的标称值比较,得出的误差作为以后测试的系统误差,实际的测量结果减去此误差得出的就是被测件的阻抗值。

标准参考阻抗件可以是空气线,或精密的同轴电缆,或精密电阻。

图22 TDR偏置校准方法适用于基于采样示波器的TDR的归一化校准方法的过程是先测量短路和50欧姆标准,得出参考面的时间信息,对于标准负载的连接线路和探头的频响信息,以此作为校准表。

示波器实际测量的时域波形做FFT,计算频域响应,计算的结果与标准50欧姆测量的结果进行归一化数学运算,运算后的频域结果再转换成时域波形即可得出归一化后的结果。

整个处理过程如下图所示。

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