印制电路板特性阻抗的测试技术(精)

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Printed Circuit Information 印制电路信息 2004

No.11… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 55 印制电路板特性阻抗的测试技术

(江南计算技术研究所 214083 秦 庚 邬宁彪 李小明

摘 要 为了更深入的探讨特性阻抗的测试技术, 本文就特性阻抗的基础知识、 TDR测试原理和测试方法等做了详

细的介绍。

关键词 特性阻抗 测试 TDR The Test Technique of Characteristic Impedance in PCB Qin Geng Wu Ningbiao Li Xiaoming

Abstract In order to go further into the test technique of characteristic impedance, this article introduces elementary knowledge. TDR test principium and test methods etc. about characteristic impedance in detail.

Key words characteristic lmpedance testing TDR 1 前言

随着现代电子电路速度的不断提高, 高品质的控 制阻抗电路板的需求量持续增长。 高频信号和高速数 字信号的传输对于电路板的电气测试不仅仅是通断的 要求,更要达到特性阻抗的匹配。目前,印制电路板 的特性阻抗匹配设计和生产工艺过程中对特性阻抗的 控制已成为 PCB 行业内研究和讨论的热点。本文就特 性阻抗测试技术中的 TDR 测试原理、测试方法和有关 基础知识做详细的介绍。 2 特性阻抗概念与结构特点 2.1 特性阻抗概念

电子元件工作频率加快或脉冲周期缩短和脉冲上 升时间提高,PCB 导线长度接近信号波长的某一范围 时, 按照 IPC-2141中提出的 “当信号在 PCB导线中传 输时, 若导线的长度接近信号波长的1/7, 导线被视为 信号传输线” , 若特性阻抗不匹配, 传输线中的信号会 出现反射, 抵消发射出的部分信号从而使信号失真。 目前大部分资料将特性阻抗分为单端(single

ended 和差分 (differential 两种。 差分传输线具 有两种独特的传播方式, 每种方式都具有自己的特性 阻抗,分别称为奇模阻抗(odd mode和偶模阻抗 (even mode 。 图 1

在图 1中,线路 1与线路2同时施加差分互补的信 号,在线路 1测试到的阻抗称为奇模阻抗。差分阻抗 (differential impedance 是指在差分驱动时在两条传输线 中测试到的阻抗。 差分阻抗是奇模阻抗的两倍。 线路1与线路2同时施加相同的信号, 在线路1测 试到的阻抗称为偶模阻抗。共模阻抗(common mode impedance 是指并连在一起的线路的阻抗, 是偶模阻 … … … … … … 综 述 与 评 论 …

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In Sim 校准方法的概念与 Stored Reference 校准方法类似,只是 I n S i t u 的误差被测试过一 次就被存储下来,而 Stored Reference 每次测试 都加入 Airlined 的误差,通过运算后去除误差,从 而提高测试精度和重复性。对于 I n S i t u 测试方 法这里就不再叙述,详细方法请查阅 I P C -T M -6502.5.5.7部分—— Characteristic Impedance and Time Delay of Lines on Printed Boards by TDR.

目前,国内 P C B 厂商采用较多的 P O L A R 公司 的 C I T S 系列特性阻抗测试仪是由 T D R 、微型计算 机、测试电缆和测试探头组成。这个系统主要是 通过 T D R 测试出反射回来电压的变化,然后通过 微机计算并输出特性阻抗值来。

计算公式为:

Z o =Z ref V l /(2V ref -V 1

式中:Z r e f ——基准特性阻抗值; V ref ——基准信号电压; V l —

— 待 测 导 线 (附 连 板 或 样 品 板 的 电 压 。 4 结束语

随着高品质控制阻抗印制板的需求量的不断 增加,国内 P C B 厂家对印制板的特性阻抗控制越 来越重视,都加大力度对特性阻抗的设计和工艺 过程的控制进行研究。任何先进的研究成果都需 要有科学严谨的测试方法来验证。科学正确的测 试结果可以帮助提高设计能力和改善生产工艺, 从而不断提高控制阻抗印制板的品质。

参考文献

[1]林金堵,龚永林.现代印制电路基础.中国印制电路行 业协会,2001 [2]邓锦辉.特性阻抗测量课程.泰克验证与调试中心,2003[3]Characteristic Impedance and Time Delay of Lines on Printed Boards by TDR.IPC-TM-650

[4]Andy Burkhardt.控制阻抗电路板的测试技术.英国 POLAR公司 [5]Andy Burkhardt.阻抗控制电路板的原理与制造技术 .英国POLAR公司 图 7