计算机与通讯业PCB厂商对差分走线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挑战。本文将结合PCB业界测试标准IPC-TM-650手册,讨论真实差分TDR测试方法原理及特点。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。 传输线是透过电介质与GND分隔,就像无数个微小电容器并联。当电讯号到达某个位置时,就会使该位置上电压产生变化,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,这就是所谓特征阻抗。 当传输在线出现阻抗不连续现象时,在阻抗变化之处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屏幕上,显示了一条被测试传输线在不同位置上阻抗变化。 TDR设备感测传输线阻抗不连续分辨率主要取决于TDR设备发出之阶跃讯号上升时间快慢,快上升时间可获得高分辨率。而TDR设备上升时间往往和测试系统带宽相关,带宽高测试系统拥有更快上升时间。从另一个角度考虑,TDR设备系统带宽限制了TDR测试分辨率。在IPC-TM-650测试手册中,对TDR设备上升时间是依照系统上升时间来定义。在测量一台TDR设备系统上升时间时,可以让一台TDR设备输出短路,此时可测出该TDR设备。不同TDR设备在系统上升/下降时间上有很大区别,因此其呈现传输线阻抗测试分辨率也有很大不同。 为方便测试者了解TDR测试分辨率及PCB走线最小测试长度,IPC-TM-650测试手册也提供了速查数据。当测试者拥有差分TDR测试设备时,测试设备同时打出两个幅度相等、方向相反阶跃脉冲,并透过这对差分讯号相互作用直接测出差分走线阻抗。当测试者没有差分TDR测试设备时,测试设备在差分走线时,先在A在线打出阶跃讯号,测试A阶跃讯号在A在线反射特性记为AA,同时测出A阶跃讯号在B在线感应讯号,记录为BA。随后,在B在线打出阶跃讯号,测试B阶跃讯号在B在线反射特性记为BB,同时测出B阶跃讯号在A在线感应讯号,记录为AB。透过对获得AA、AB、BB、BA四个数值进行计算,可得出差分走线阻抗。
|