IPC - Association Connecting Electronics Industries
сфера применения
В этом документе описываются методы рефлектометрии во временной области (TDR) для измерения и расчета характеристического импеданса @ Z(0) @ линии передачи на печатной плате (PCB). В TDR@ сигнал@ обычно представляет собой ступенчатый импульс@ в линию передачи, и Z(0) линии передачи определяется по амплитуде импульса, отраженного на границе раздела TDR/линия передачи. Шаг падающего сигнала и шаг отраженного сигнала с задержкой по времени накладываются в точке измерения для получения зависимости напряжения от времени. Эта форма сигнала является формой сигнала TDR и содержит информацию о Z(0) линии передачи, подключенной к блоку TDR. Примечание. Сигналы, используемые в системе TDR, на самом деле представляют собой прямоугольные импульсы, но поскольку длительность сигнала TDR намного меньше длительности импульса @, импульс TDR выглядит ступенчатым. Применимость Наблюдаемое изменение напряжения или коэффициента отражения в форме сигнала TDR связано с разницей между Z(0) линии передачи и импедансом TDR. Если импеданс блока TDR известен посредством надлежащей калибровки, то можно определить Z(0) линии передачи, подключенной к блоку TDR. Таким образом, метод TDR полезен для измерения Z(0) и изменений Z(0) линии передачи. Эти определенные таким образом значения импеданса можно использовать для проверки конструкции линии передачи (техническая разработка) @ измерения повторяемости производства @ и квалификации производителей с помощью стандартов передачи или артефактов. Инженерная разработка требует подробной информации об электрических характеристиках прототипов блоков, чтобы гарантировать, что конструкция линии электропередачи обеспечивает ожидаемые рабочие характеристики. Подробный лабораторный анализ влияния изменений в конструктивных особенностях, ожидаемых в реальном производстве, может быть проведен, чтобы гарантировать, что предлагаемая конструкция может быть изготовлена с полезным уровнем качества. Ограничения системы измерения Измерения Z(0) часто сильно различаются в зависимости от используемого оборудования и способа проведения испытаний. Следование указанному методу помогает обеспечить точные и последовательные результаты. Измерения как в несимметричных, так и в дифференциальных линиях имеют общие ограничения, включая следующие: a. Единицы измерения Z(0) являются производными, а не измеряются напрямую. б. Значение характеристического импеданса, полученное в результате измерений TDR, можно проследить до национального метрологического института@, такого как Национальный институт стандартов и технологий (NIST)@, через стандарты для коаксиальных воздушных линий. Характеристический импеданс этих эталонов линий передачи рассчитывается на основе их измеренных размеров и параметров материала. в. Различные методы измерения TDR имеют разную точность и повторяемость. д. Если номинальный импеданс измеряемой линии (линий) значительно отличается от номинального импеданса измерительной системы (обычно 50 Ом)@, точность и повторяемость измеренных числовых значений будут ухудшаться. Чем больше разница между номинальным сопротивлением измеряемой линии и 50 Ом@, тем менее достоверным будет числовое значение измеряемого сопротивления. е. Вариативность измерений (повторяемость и воспроизводимость) может составлять лишь небольшую часть общей неопределенности значения характеристического импеданса. Например@, если неопределенность характеристического сопротивления эталонной воздушной линии составляет ?? 0,5 ?? (для доверительного интервала 95 %)@, то погрешность измеренного характеристического сопротивления тестовой линии не может быть лучше, чем ?? 0,5 ?? даже если вариация измерений намного меньше. ф. Конкретные методы TDR, описанные здесь, не подходят для измерения характеристического импеданса как функции положения вдоль линии передачи (профилирование импеданса), поскольку отражения сигнала внутри тестируемой линии передачи и между блоком TDR и тестируемой линией передачи могут отрицательно повлиять на измерения. Результаты. г. Должны соблюдаться требования к длине испытуемой линии передачи, приведенные в разделе 3 настоящего метода испытаний, а также МПК-2141. Дополнительные соображения и примечания к измерениям представлены в разделе 6. Ограничения выборки Тип используемого тестового образца также может влиять на значения Z(0) (см. IPC-2141). Ограничения, основанные на выборке, включают в себя: a. Тестируемая линия передачи изменяется по своей длине, тогда как полученное значение Z(0) предполагает однородную линию передачи. Следовательно, измеренное значение Z(0) лишь приблизительно соответствует характеристическому импедансу идеальной линии, которая является репрезентативной для тестируемой линии. б. Линии на печатной плате могут существенно отличаться от дизайна. Например, микрополосковые линии длиной более 15 см [5,91 дюйма] на платах со сквозными отверстиями часто имеют разную ширину линии; это изменение связано с вариациями покрытия и/или травления. в. Если линия передачи слишком коротка, точность расчета значения полного сопротивления может ухудшиться (см. 4.1.2). Если линия передачи слишком длинная, скин-эффект и диэлектрические потери могут вызвать погрешность измерения импеданса. д. В зависимости от места проведения измерений на полученное значение Z(0) могут влиять потери в диэлектрике и проводнике, а также другие эффекты. Чем дальше от границы между зондом и тестируемой линией передачи, тем хуже будут эти эффекты. е. Продолжительность окна измерения (периода сигнала) может потребоваться скорректировать с учетом длины выборки и расположения переходных отверстий средней точки вдоль линии передачи.