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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗测试原理 特性阻抗测试原理
特性阻抗测试原理：
阻抗测试就是在示波器发出一种近似方波的脉冲后,同时接收其 反射波,然后将此两种脉冲波对比分析,从反射能量的大小得出阻 抗值,同时在荧光屏上显示出来(TDR输出信号传送到电路板,传送 到信号的线路,接受后，通过反射波上升或下降再与仪器本身所 放出的信号作对比,换算而得电路板的阻抗值) 主要组成：脉冲（阶跃）发生器＋高带宽示波器
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信号传输的三要素 信号传输的三要素
信号线
+
介质层
+
接地层
传输线
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 信号传输损耗示意 信号传输损耗示意
IMPEDENANCE CHANGE
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 磁场、静电场关系 磁场、静电场关系
磁场 静电场
注意：当电流流动时其磁场就产生 当有电压时其静电场就产生 Impedance_control
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗定义 特性阻抗定义
嵌入 差分 阻抗 涂覆 差分 阻抗 对称 嵌入 单端 偏移 单端 阻抗 涂覆 单端 阻抗 嵌入 单端 阻抗
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 常 常 用 用 特 特 性 性 阻 阻 抗 抗 模 模 块 块
嵌入 共面 阻抗 偏移 共面 阻抗 异面 差分 阻抗 涂覆 表面 共面 对称 嵌入 差分 偏移 差分 阻抗
特征： 特征： 1.电场只在PCB板内，较易控制阻抗； 1.电场只在PCB板内，较易控制阻抗； 2.传输速度较慢（约185ps/inch）； 2.传输速度较慢（约185ps/inch）； 3.介电常数较高； 3.介电常数较高； 4.在PCB里面，不容易受到干扰； 4.在PCB里面，不容易受到干扰； 5.较低密度的布线。 5.较低密度的布线。
差分传输线具有两种独特的传播方式，每种方式都有自己的特性 阻抗，分别称为奇模阻抗（Odd mode）和偶模阻抗（Even mode）
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差分阻抗是指在差分驱动时在两条传输线中测试到的阻抗。 线路1与线路2同时施加差分互补的信号，在任一导线测试到的阻抗称为奇模 阻抗(Odd Mode Impedance) 。 ZDifferential＝2×Zodd 线路1与线路2同时施加相同的信号，在任一导线测试到的阻抗称为偶模阻抗 (Even Mode Impedance) 。 共模阻抗（Common mode Impedance）是指并连在一起的线路的阻抗，是偶 模阻抗的一半。ZCommon＝1/2×ZEven
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特性阻抗
POWER/GROUND W A SIGNAL A A POWER/GROUND T D SIGNAL T W
POWER/GROUND
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 背 背 景 景
传统PCB人们关注的只是金属导线的“通”、“断”、“短路”、“绝缘” 等情况，但是随着科技技术的发展、集成电路集成度的提高和应用，电 路的工作速度越来越快，信号传输频率和速度越来越高，PCB导线已不 仅是器件的载体和互连工具，它应该必须起着传输高性能信号的角色， 将输出的信号完整、准确地传送到接收器件的输入端。于是原来简单的 导线，逐渐转变成高频类（射频类，Radio Frequency，R.F.）与高速 类（逻辑类，High Speed Logic，L.F.）用途复杂的传输线。一般当信 号频率达200～300MHZ以上时，对PCB线路的要求就会变得更加严格。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗相关名词 特性阻抗相关名词
介电常数(εr):电极间充以某种物质时的电容与同样构造的真空 电容器的电容之比。当εr大时，储存电能能力大，电路中的电 信号出纳书速度就会降低。
介质损耗tanδ:电介质材料在交变电场的作用下，由于发热损耗 的能量。εr和tanδ是成正比的。
微带线（Microstrip）结构
4.在PCB表面，较容易受到干扰； 4.在PCB表面，较容易受到干扰； 5.可以高密度布线。 5.可以高密度布线。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 常 常 用 用 特 特 性 性 阻 阻 抗 抗 模 模 块 块
A
INCIDENT ENERGY
B
TRANSMITTED ENERGY REFLECTED ENERGY
当A组件经由板面线路向B发出讯号,若该讯号线的线宽不均,造成特 性阻抗值上起伏变化时,则讯号的部分能量会反弹回A中去。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗控制的前提条件 特性阻抗控制的前提条件
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗测试 特性阻抗测试
时域反射器（TDR：Time Domain Reflectometry）:
测试印制电路板特性阻抗最常用的仪器，它允许阻抗随线路测 试的整个长度而改板，以快速上升时间的脉冲来模拟快速逻辑功能上 的测试。反射的电压可以表示出阻抗的变化，由此可以计算出线路上 的特性阻抗。目前国内PCB行业使用较多的是POLAR公司的特性阻抗测 试仪以及IPC-TM-650 2.5.5.7部分中规定的特性阻抗测试方法都是以 TDR为基础的。
铜厚，影响最小的是阻焊厚度。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 影响特性阻抗的因素 影响特性阻抗的因素
A. 介电常數(Dk、εr): 介电常数↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其平方根成反比。 介电常数↓& 特性阻抗↑ ----------------------------------------------------------------* B. 导线厚度(T): 导线厚度↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其成反比。 导线厚度↓& 特性阻抗↑ ----------------------------------------------------------------* C. 导线宽度(W): 导线宽度↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其成反比。 导线宽度↓& 特性阻抗↑ ----------------------------------------------------------------* D. 介质厚度(H): 介质厚度↑& 特性阻抗↑ 阻抗与其成正比。 介质宽度↓& 特性阻抗↓ ----------------------------------------------------------------* E. 线间距(S): 导线间距↑& 特性阻抗↑ 阻抗与其成正比。 导线间距↓& 特性阻抗↓ ----------------------------------------------------------------* F. 阻焊厚度(H1): 阻焊厚度↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其成反比。 阻焊厚度↓& 特性阻抗↑ 第19页 *
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗用途 特性阻抗用途
典型的需要控制特性阻抗的印制线路板类型如下： 1.电信 2.高速的计算机板，包括PC和PCI总线板 3.雷达 4.军方应用 5.视频信号处理 6.真实的时间图像处理 7.许多家电也需要控制，MODEMS、无绳电话、模拟电视、DVD、CD及彩色 打印机等。
工作频率（影响 Rise time）
传输线长度（造成 Propagation delay )
故工作频率越高，传输线过长就需要考虑 控制特性阻抗
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗控制的类别 特性阻抗控制的类别
目前大部分资料将特性阻抗分为单端（Singleended）阻抗和差分 （Differential）阻抗两种。 单端阻抗 (Singleended Impedance) (“单根信号线的特性阻抗”) 差分阻抗 (Differential Impedance) (“等宽等间距的两信号线的特性阻抗”)
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 带状线（Stripline） 带状线（Stripline）
特性阻抗的类型基本分为微带线（Microstrip）和带状线（Stripline）。 带状线（Stripline）的信号线被介质 层所包围，上下夹封于参考层之间。
在高频情况下，印制板上传输信号的铜导线可被视为由一串连等 效电阻、电感及一并联电容所组合而成的传导线路。而此等效电 阻在高频分析时小到可以忽略，因此我们在对一个印制板的信号 传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布的串连电感及并连电 容的效应。 特性阻抗：Zo =R+√L / C≈ √L / C 电子器件传输信号线中，其高频信号或电磁波传播时所遇到的阻力 称之为特性阻抗，它是电阻抗、电容抗、电感抗的一个矢量的和。 Zo=√L/ C （Ω、ohm） C:电 容（F） L:电 感（H）