CN113125855B - 一种印制板差分信号线阻抗测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种印制板差分信号线阻抗测量方法，涉及印制电路板技术领域，包括以下步骤：S1：判断被测量分线是否在电路板表层，是则垫高放置测试台上；反则直接放置测试台上；S2：使用连接至TDR测试机的差分探头，获取检测波形曲线；S3：判断被测差分线前端是否为BGA或者连接器引出区域，是则执行S4；反则执行S5；S4：得到避开时间值，检测波形曲线的前避开时间值内的曲线为无效曲线；S5：获取有效曲线中的前预定长度值内的阻抗值曲线，取平均值。本发明合理有效，综合考虑高速信号本身高频特性对阻抗测量精度的影响，并有效克服信号频率、温度、材质以及差分线连接区域的影响，可以精确有效的获取印制板差分信号线阻抗。
Description
技术领域
本发明涉及印制板技术领域，
尤其是，本发明涉及一种印制板差分信号线阻抗测量方法。
背景技术
随着5G、云计算等数字基础设施的大力投资，数据中心也在稳步新建，其中对于高性能网络通信设备的需求不断增长。
最常见的高性能网络通信设备是网络交换机，其主要由网络交换芯片、网络交换印制板、供电模块、散热风扇与散热器、配套互连电缆或光缆等组成。印制板是交换机的重要部件，承载并保证网络芯片发出的高速数字信号可靠传输。高速信号在印制板上一般使用差分走线，差分线一般设计为100欧姆差分阻抗，但印制板加工精度与材料特性等影响了其成品的阻抗在设计阻抗附近浮动，业界一般要求普通印制板阻抗误差在10%。但高性能设备单对差分线上信号传输速率已经高达25-56Gbps，信号传输衰减极大，对信号传输反射性能要求极高，印制板上差分信号线阻抗误差要求提高到5%以内。所以，高速印制板产品加工完毕后，必须进行阻抗测试，验收合格后才能装配为交换机等通信产品，但如此高的阻抗误差要求需求印制板阻抗测量精度大幅提高。
现在对于印制板的阻抗进行测量的方式也越来越多，例如中国专利发明专利CN103995183A公开了一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，以控制理论为支撑点，结合脉冲响应、信号反射等关键电气因素，搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，产生快速阶跃脉冲；主板断电将所述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，搭建低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集并离散取样；对输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，得到输出信号频谱，并与即有的输入信号变换后的频谱相比较，确认该PCB板走线上阻抗不连续点，进行阻抗的连续性调整，解决服务器主板在高速PCB布线测试中，无法阻抗一致连续性的问题，保证服务器PCB布线阻抗检测的高效率、低成本。
但是上述检测方式存在以下缺点：没有考虑高速信号本身高频特性对阻抗测量精度的影响，没有提出归一化的有效克服方法。
因此为了解决上述问题，设计一种合理的印制板差分信号线阻抗测量方法对我们来说是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合理有效，综合考虑高速信号本身高频特性对阻抗测量精度的影响，并有效克服信号频率、温度、材质以及差分信号线连接区域的影响，可以精确有效的获取印制板差分信号线阻抗的印制板差分信号线阻抗测量方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：
一种印制板差分信号线阻抗测量方法，包括以下步骤：
S1：判断被测量差分信号线是否在印制板表层，若是，则在印制板下方垫高，再水平放置在测试台上；反之则直接将印制板直接水平放置在测试台上；
S2：使用连接至TDR测试机的差分探头，点测在被测差分信号线裸露的焊盘上，保持预定时间，获取检测波形曲线；
S3：判断被测差分信号线前端是否为BGA或者连接器引出区域，若是则获取被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的区域走线长度，并执行步骤S4；反之则直接执行步骤S5；
S4：根据区域走线长度值和此区域板材介电常数值，得到避开时间值，将获取的检测波形曲线开始的避开时间值内的曲线标记为无效曲线；
S5：获取有效曲线中的前预定长度值内的阻抗值曲线，取平均值作为该印制板差分信号线阻抗。
作为本发明的优选，执行步骤S1时，印制板下方垫高的高度不小于5mm。
作为本发明的优选，执行步骤S1之前，保证测试台上设置有防静电垫，且测试人员穿戴防静电服。
作为本发明的优选，执行步骤S2之前，将TDR测试机开机预热至少20min，直至其内部温度稳定，获取稳定温度值，然后使用测试机软件进行温度补偿保证测试机稳定在稳定温度值。
作为本发明的优选，执行步骤S2时，TDR测试机为DSA8300 TDR主机，差分探头为Tektronix公司的80E10探头。
作为本发明的优选，执行步骤S2时，预定时间不小于2s。
作为本发明的优选，执行步骤S3之后，获取被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的板材介电常数值。
作为本发明的优选，执行步骤S4时，避开时间值t为L/（ε*c），其中L为被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的区域走线长度，ε为此区域板材介电常数值，c为光速。
作为本发明的优选，执行步骤S5时，获取有效曲线中的前100mm内的阻抗值曲线，取该曲线的平均值作为该印制板差分信号线阻抗。
本发明一种印制板差分信号线阻抗测量方法有益效果在于：合理有效，综合考虑高速信号本身高频特性对阻抗测量精度的影响，并有效克服信号频率、温度、材质以及差分信号线连接区域的影响，可以精确有效的获取印制板差分信号线阻抗。
附图说明
图1为本发明一种印制板差分信号线阻抗测量方法的流程示意图；
图2为本发明一种印制板差分信号线阻抗测量方法中的插入损耗值的获取流程示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和结构的相对布置不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。
实施例：如图1、2所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种印制板差分信号线阻抗测量方法，包括以下步骤：
S1：判断被测量差分信号线是否在印制板表层，若是，则在印制板下方垫高，再水平放置在测试台上；反之则直接将印制板直接水平放置在测试台上；
在这里，对印制板进行测试的测试台所处空间应当在保持温湿度的室内，即室内的温度和湿度恒定，不会在短时间内发生较大的变化，减小检测误差。
另外，执行步骤S1之前，保证测试台上设置有防静电垫，且测试人员穿戴防静电服以及防静电手环，避免静电干扰。
并且，执行步骤S1时，若是，被测差分信号线在印制板表层（正面或者背面），为了防止测试台对于印制板检测带来的干扰，需要将印制板下方垫高，且印制板下方垫高的高度不小于5mm。
S2：使用连接至TDR测试机的差分探头，点测在被测差分信号线裸露的焊盘上，保持预定时间，获取检测波形曲线；
执行步骤S2时，TDR测试机为DSA8300 TDR主机，差分探头为Tektronix公司的80E10探头。这样选择上升沿在20ps以下的高速TDR测试探头，可以有效针对25Gbps以上速率信号的差分信号线进行检测。
并且，在执行步骤S2之前，将TDR测试机开机预热至少20min，直至其内部温度稳定，获取稳定温度值，然后使用测试机软件进行温度补偿保证测试机稳定在稳定温度值。也就是说，在使用连接至TDR测试机的差分探头对差分信号线进行检测时，保证TDR测试机内的温度稳定在稳定温度值，减小检测误差。
以及，执行步骤S2时，预定时间不小于2s，以保证TDR测试机上形成的TDR波形稳定，提高测试精度。
S3：判断被测差分信号线前端是否为BGA或者连接器引出区域，若是则获取被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的区域走线长度，并执行步骤S4；反之则直接执行步骤S5；
如果是被测差分信号线前段为BGA或连接器引出区域，测量阻抗时应当避开此区域，那么需要获取该区域走线长度（可从印制板设计文件中得到），同样的，需要在执行步骤S3之后，获取被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的板材介电常数值（同样的，可从印制板设计文件得到）。
S4：根据区域走线长度值和此区域板材介电常数值，得到避开时间值，将获取的检测波形曲线开始的避开时间值内的曲线标记为无效曲线；
测量阻抗时应当避开此区域，且执行步骤S4时，避开时间值t为L/（ε*c），其中L为被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的区域走线长度，ε为此区域板材介电常数值，c为光速。也就是说，在形成的TDR波形的前t时间段内的曲线为BGA或者连接器引出区域的阻抗检测曲线，应当标记为无效曲线。
S5：获取有效曲线中的前预定长度值内的阻抗值曲线，取平均值作为该印制板差分信号线阻抗。
在这里，有效曲线就是剔除掉无效曲线的TDR波形曲线，即若是被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域，则有效曲线就是形成的TDR波形曲线剔除掉该曲线前t时间段内的曲线后剩下的部分；反之，若是被测差分信号线前端不为BGA或者连接器引出区域，则有效曲线就是形成的TDR波形曲线全部。
又由于TDR测量信号边沿很快，高频分量大，在印制板上传输会受损耗而衰减，造成TDR曲线向上扬，所以应当在刨去无效曲线的基础上取差分信号线的前段，那么就应当取有效曲线中的前预定长度值内的阻抗值曲线，作为实际的准确阻抗数据，如图2所示；另外考虑被测曲线需要一定长度做平均来降低奇点影响。所以，取预定长度值内的阻抗值曲线中，该段曲线的平均阻抗作为测量得到的阻抗值，作为该印制板差分信号线阻抗。
在这里，执行步骤S5时，获取有效曲线中的前100mm内的阻抗值曲线，取该曲线的平均值作为该印制板差分信号线阻抗。
本发明一种印制板差分信号线阻抗测量方法合理有效，综合考虑高速信号本身高频特性对阻抗测量精度的影响，并有效克服信号频率、温度、材质以及差分信号线连接区域的影响，可以精确有效的获取印制板差分信号线阻抗。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：判断被测量差分信号线是否在印制板表层，若是，则在印制板下方垫高，再水平放置在测试台上；反之则直接将印制板直接水平放置在测试台上；
S2：使用连接至TDR测试机的差分探头，点测在被测差分信号线裸露的焊盘上，保持预定时间，获取检测波形曲线；
S3：判断被测差分信号线前端是否为BGA或者连接器引出区域，若是则获取被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的区域走线长度，并执行步骤S4；反之则直接执行步骤S5；
S4：根据区域走线长度值和此区域板材介电常数值，得到避开时间值，将获取的检测波形曲线开始的避开时间值内的曲线标记为无效曲线；
S5：获取有效曲线中的前预定长度值内的阻抗值曲线，取平均值作为该印制板差分信号线阻抗。
2.根据权利要求1所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S1时，印制板下方垫高的高度不小于5mm。
3.根据权利要求2所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S1之前，保证测试台上设置有防静电垫，且测试人员穿戴防静电服。
4.根据权利要求3所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S2之前，将TDR测试机开机预热至少20min，直至其内部温度稳定，获取稳定温度值，然后使用测试机软件进行温度补偿保证测试机稳定在稳定温度值。
5.根据权利要求4所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S2时，TDR测试机为DSA8300 TDR主机，差分探头为Tektronix公司的80E10探头。
6.根据权利要求5所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S2时，预定时间不小于2s。
7.根据权利要求6所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S3之后，获取被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的板材介电常数值。
8.根据权利要求7所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S4时，避开时间值t为L/（ε*c），其中L为被测差分信号线前端为BGA或者连接器引出区域的区域走线长度，ε为此区域板材介电常数值，c为光速。
9.根据权利要求8所述的一种印制板差分信号线阻抗测量方法，其特征在于：
执行步骤S5时，获取有效曲线中的前100mm内的阻抗值曲线，取该曲线的平均值作为该印制板差分信号线阻抗。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117471182B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-04-02 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 电路板的介电性能测试系统、方法和存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5498965A (en) * | 1993-12-15 | 1996-03-12 | Digital Equipment Corporation | Driving point reference plane time domain reflectometry method for measuring characteristic impedance |
| KR20010057333A (ko) * | 1999-12-22 | 2001-07-04 | 이형도 | 인쇄회로기판의 임피던스 측정장치 |
| JP2006038803A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Toppan Printing Co Ltd | 回路配線基板の伝送線路の特性インピーダンスの算出方法 |
| CN104931785A (zh) * | 2015-05-24 | 2015-09-23 | 北京工业大学 | 一种基于众数法的pcb特性阻抗的测试方法 |
| CN105675990A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-06-15 | 广州兴森快捷电路科技有限公司 | 多层互连线路板的链路阻抗测试方法 |
| CN110780119A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-11 | 晶晨半导体（深圳）有限公司 | 一种使用rf测试设备来测量pcb走线阻抗的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6922062B2 (en) * | 2003-01-02 | 2005-07-26 | Dell Products L.P. | Timing markers for the measurement and testing of the controlled impedance of a circuit board |
| CN101930030B (zh) * | 2009-06-26 | 2014-12-03 | 深圳市齐创美科技有限公司 | 电子信号走线特性阻抗测试系统及方法 |
-
2021
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5498965A (en) * | 1993-12-15 | 1996-03-12 | Digital Equipment Corporation | Driving point reference plane time domain reflectometry method for measuring characteristic impedance |
| KR20010057333A (ko) * | 1999-12-22 | 2001-07-04 | 이형도 | 인쇄회로기판의 임피던스 측정장치 |
| JP2006038803A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Toppan Printing Co Ltd | 回路配線基板の伝送線路の特性インピーダンスの算出方法 |
| CN104931785A (zh) * | 2015-05-24 | 2015-09-23 | 北京工业大学 | 一种基于众数法的pcb特性阻抗的测试方法 |
| CN105675990A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-06-15 | 广州兴森快捷电路科技有限公司 | 多层互连线路板的链路阻抗测试方法 |
| CN110780119A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-11 | 晶晨半导体（深圳）有限公司 | 一种使用rf测试设备来测量pcb走线阻抗的方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| PCB的特性阻抗与电磁干扰(Ⅰ);林金堵;《印制电路信息》;20200930(第09期);第32-36页 * |
| PCB的特性阻抗与电磁干扰(Ⅱ);林金堵;《印制电路信息》;20201031(第10期);第37-43页 * |
| PCB的特性阻抗与电磁干扰(续完);林金堵;《印制电路信息》;20201130(第11期);第40-45页 * |
| PCB阻抗测试研究;刘文敏等;《2015年春季国际PCB技术/信息论坛》;20151231;第140-145页 * |
| PCB高精度特性阻抗影响因素研究;廖民生等;《印制电路信息》;20181231(第12期);第6-11页 * |
| 印制板特性阻抗的精确测试技术;袁欢欣等;《2011秋季国际PCB技术/信息论坛》;20111231;第227-233页 * |
| 用时域反射计(TDR)测量受控阻抗电路板;南利平;《国外电子测量技术》;19961231(第05期);第18-21页 * |
| 矢量网络分析仪的时频域阻抗测量技术;刘丹等;《国外电子测量技术》;20170831;第36卷(第08期);第38-41、50页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113125855A (zh) | 2021-07-16 |
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