新加坡Qtest CIMS 1000

新加坡Qtest CIMS 1000 特性阻抗测量仪
新加坡Qtest CIMS 1000 特性阻抗测量仪

一种全新的特性阻抗测量模式,传输速度,PCB介电常数以及串音干扰

Pcb上传输线或是铜轨的特性阻抗 Zo 均可以利用这一个公式计算得到:

Zo=Sqrt ( L电感/C电容) for high speed signal……

这一个公式里的 L是指电感而C代表的是测量层对地的电容.

当利用电容跟电感的方式测量特性组抗的值时须注意:

测量pcb上铜轨真实的电容跟电感所得到的特性阻抗值Zo可以比利用时间延迟这个方法且假设FR4的时间系数为0.6来的准确而更可真实的反应出版上的问题 .不同的混合性材料如玻璃跟合成数脂的合成材质将会使得VOP改变,而这一个变化也会使得介电常数DK变化,所以说为何介电常数的值会是介于 4.0 -- 4.6之间. 而介电常数改变则电荣也会跟着变化.

所以说当材质的改变造成VOP变化时如果您利用的是TDR的测量模式则必须将这一个重要的影响放进你的计算参数里面 .

然而在我们的经验中发现有非常大的部分PCB生产厂家在这一个环节上都忽略了,而还是延用最初的VOP值,所以最后特性阻抗的测量值都会有所差异.

为什么利用L 与 C的测量

对于高速讯号而言,特性阻抗 Zo 是由电感 L 以及电容 C 决定.已知的电感 L跟电容 C 可以让你控制特性阻抗 Zo.

你如何解决特性阻抗无法符合您的设计值呢?例如您希望得到一个 50ohms +-5 ohms但是利用TDR的测试方法得到只有 42.4 ohms的测试值.

在测试片上,一条长150mm的传输线是 50 ohms的设计也许有电感 L=50nH以及电容 C=20pF在好的传输在线.如果有问题的传输线你得到电感 L=45nH以及电容 C=25pF 或是特性阻抗 Zo=42.4 ohm, 你可以发现电容C太多而电感L太少.

要增加电容 C 也许可以将线宽增加 ( W) 或是将对地之间的距离拉近. 线宽可以利用真正的物理量测试方法加以验证COUPON的真实值.

如果您想要确认高度H, 那么您必须将测试片COUPON切片以及作一个测量.

传输在线的厚度T,将会造成电阻的降低而允许更多的电流在传输在线流动这样的情况也就是会同时将电容C跟电感L都减少或是降低.

当传输线接近接地/电源层时电感 L 将会降低.

这样的信息可以壤您了解以及控制您特性阻抗的制程.

何谓PCB上传输线的频宽或是传输速度? 这是定义数字传输讯号的上升缘在10-90%变化时在传输在线可以传输的最大的频率.

大部分的 PCB设计者再今天为止都还没有定义出传输在线的频宽指要求特性阻抗 . 大部分指要求PCB制造厂提出诸如28, 50, 75 or 100 ohms的线. 但是在相同传输在线传输讯号的允许频宽呢? 我们在此不是在说明有关阻抗匹配但是过高的电容C甚至过长的线路是否都会影响这些讯号的传输质量呢? 频宽 Bandwidth= 0.35/2.2RC.

你可以在得到50 ohms的特性阻抗要求下确有各种不同电感L跟电容C的组合.例如 , 你可以有一个传输线的设计在 50 ohms的特性阻抗要求以及 150mm 的长度,那么你可以得到50nH/20pF这时候你传输线的最高的频宽是159MHz.

然而PCB在布线时将传输线布成300mm长,但是这一条线的特性阻抗还是保持在50 ohms但是电容跟电感的值改变了40pF/100nH ,此时这一条线的频宽将下降到只有79MHz.

这一个线路的设计者也许有计算到全部的电容值C/每公分但是也许没有注意到必须要求CAD的设计者将相关的距离考虑进去.

真正的频宽或是传输线的速度将会比计算或是设计的规格还要低,这也就是为什么有些PCB将真正工作的IC装上去以后却无法正常工作的原因.

所以这一个传输速度的参数规格定义对于PCB制造厂家来说是非常重要而必须的.