IPC TM-650 2.5.5.7A-2004
TDR 印制板上线路的特性阻抗

Characteristic Impedance of Lines on Printed Boards by TDR

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标准号

IPC TM-650 2.5.5.7A-2004

发布

2004年

发布单位

IPC - Association Connecting Electronics Industries

 

 

适用范围

本文档描述了用于测量和计算印刷电路板 (PCB) 上传输线的特性阻抗 @ Z(0)@ 的时域反射计 (TDR) 方法。在 TDR@ 中，信号@ 通常将阶跃脉冲 @ 注入到传输线上，并且传输线的 Z(0) 由 TDR/传输线接口处反射的脉冲幅度确定。入射阶跃和时间延迟反射阶跃在测量点叠加，产生电压与时间的波形。该波形是 TDR 波形，包含连接到 TDR 单元的传输线的 Z(0) 信息。注意：TDR 系统中使用的信号实际上是矩形脉冲，但是由于 TDR 波形的持续时间远小于脉冲持续时间，因此 TDR 脉冲看起来是一个阶跃。适用性 在 TDR 波形中观察到的电压或反射系数变化与传输线 Z(0) 和 TDR 阻抗之间的差异有关。如果通过适当的校准已知 TDR 单元的阻抗，则可以确定连接到 TDR 单元的传输线的 Z(0)。因此，TDR 方法对于测量传输线的 Z(0) 和 Z(0) 的变化非常有用。由此确定的这些阻抗值可用于验证传输线设计（工程开发）@测量生产可重复性@并通过传输或工件标准对制造商进行资格鉴定。工程开发需要有关原型单元电气性能的详细信息，以确保传输线设计产生预期的性能特征。可以对实际制造中预期的设计特征变化的影响进行详细的实验室分析，以确保所提出的设计可以以有用的质量水平制造。测量系统限制 Z(0) 的测量结果通常会根据所使用的设备以及测试的执行方式而有很大差异。遵循指定的方法有助于确保结果准确且一致。单端和差分线路测量都有共同的局限性，包括以下几点： Z(0) 测量单位是导出的而不是直接测量的。 b.从 TDR 测量获得的特性阻抗值可通过同轴空气线路标准追溯到国家计量机构@，例如美国国家标准与技术研究院 (NIST)@。这些传输线标准的特性阻抗是根据测量的尺寸和材料参数计算得出的。 C。 TDR 测量有多种方法，每种方法都有不同的精度和重复性。 d.如果被测线路的标称阻抗与测量系统的标称阻抗（通常为 50Ω）有显着差异，则测量数值的准确性和可重复性将会降低。被测线路的标称阻抗与 50Ω@ 之间的差异越大，测得的阻抗数值就越不可靠。 e.测量变化（重复性@再现性）可能只是特性阻抗值总不确定性的一小部分。例如@如果参考空气管路的特性阻抗的不确定度是 ?? 0.5?? （对于 95% 的置信区间）@ 那么测试线的测量特性阻抗的不确定度不能优于 ?? 0.5??即使测量变化要小得多。 F。本文描述的特定 TDR 方法不适合测量作为沿着传输线的位置的函数的特性阻抗（阻抗分析），因为被测传输线内以及 TDR 单元和被测传输线之间的信号反射可能会对测量产生不利影响。结果。 G。必须满足本测试方法第 3 节以及 IPC-2141 中给出的被测传输线长度的要求。第 6 节提供了更多测量注意事项和注释。 样品限制 使用的测试样品类型也可能影响 Z(0) 值（参见 IPC-2141）。基于样本的限制包括：被测传输线沿其长度变化，而获得的 Z(0) 值假定传输线均匀。因此，测量的 Z(0) 仅近似代表被测线路的理想线路的特性阻抗。 b.印刷电路板上的线路可能与设计有很大偏差。例如，带有镀通孔的电路板上长度超过 15 厘米 [5.91 英寸] 的微带线通常会出现线宽变化；这种变化是由于电镀和/或蚀刻变化造成的。 C。如果传输线太短，计算出的阻抗值的精度可能会降低（参见 4.1.2）。如果传输线太长@趋肤效应和介电损耗可能会导致阻抗测量出现偏差。 d.根据测量地点@获得的 Z(0) 值可能会受到介电和导体损耗以及其他效应的影响。距离探头和被测传输线之间的接口越远，这些影响就越严重。 e.测量窗口的持续时间（波形历元）可能需要根据样本长度和沿传输线的中点通孔的位置进行调整。

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