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应用说明 130

测试阻抗时
测量错误的潜在来源


测量阻抗

使用 Polar CITS 或任何其他 TDR 测量阻抗时,存在一些潜在的测量错误来源。本应用说明用于解释潜在错误来源以及消除它们的方法,以便获取可以重复和精确的测量结果。  

为了获取最为精确的测量结果,应该选择哪一探针?


IP50 是最佳首选,当 TDR 和测试试样之间只存在一个阻抗变化时,可以得到最佳结果。唯一的例外是对于较短迹线的测量,您可以参阅 AP127,了解有关主题的细节。

校准

用于阻抗测量的 TDR 是高精度的 RF 测量工具,它们需要定期校准。参考空气管路标准用于 TDR 校准,并且可以提供多种标准阻抗。高精度空气管路是高成本的项目,同时它对于要求不太苛刻的应用,还是一种可接受的替代方案。空气管路是一组高精度的半刚性线缆,比照空气管路校准。

空气管路是借助于空气计量的高精度度量方法来计量的,空气计量可以测量空气管路的内孔,而阻抗是使用标准公式来计算的。

请勿动手!

将手或手指放在测试试样上将导致表面结构阻抗下降。确保操作人员意识到这一问题。- 这一效果很容易演示,只需在表面迹线上进行多次测试,然后查看将手指放在线路板表面上之后,测量结果如何改变即可。 

TDR 校准的奥秘

此处的信息在以前只是 TDR 专家的私密。只有进行校准时使用的 DC 条件与测试时的测试线缆末端的 DC 条件相同,TDR 校准才是正确的。

如果在校准 TDR 时使用高精度宽频电阻作为标准,您就应该使用同样的电阻来端接测试样品(试样)。

但是,如果使用开路标准校准
TDR,例如使用空气管路,则测试样品时应该不使用电阻端接。

由于找到匹配测试试样的端接电阻不够方便,因此务必使用空气管路来校准用于试样测试的 TDR

上述两种方法之间的错误最多可以达到 3 4 欧姆。

产生这种效果的原因在于 TDR 采样头在二极管电桥之间高精度地快速切换,并且它对温度变化也比较敏感。测试样本的 DC 条件变化将改变脉冲生成器的 DC 输出电压。

线缆和探针磨损

RF 线缆和探针的使用寿命有限,用户应该将其视为消耗品,24/7 的全天候使用将使其阻抗发生变化。 妥善处理可以延长线缆寿命,不要使其过度弯曲。

避免某些 PCB 制造商的陷阱,他们的操作人员会故意使用破损的探针,帮助一批不合格的线路板通过测试的技术规范。

Polar RITS 自动阻抗测试系统集成了软件和线路板校准系统,后者用于检测线缆和探针的破损,并提示操作人员是否需要维护。

漂移

所有的 TDR 都容易受到不时的测量漂移和温度变化的影响。确定 TDR 是否对此进行自动补偿?如果使用 Polar CITS RITS 即可以确保内部的稳定标准,而且设备可以在定期间隔上重新校准。为了获取最佳性能,检查配置和选项,确保设置为每 10 分钟重新校准。

RITS 有两个设置,一个校准设置用于内部校准,另一个设置用于检测探针破损(空气管路校准)。第二个设置应该设置为 60 分钟,以便获取最佳测量结果。

移动电话是否会影响测量结果
移动电话是 RF 发送器,它们通常将注册到最近的基站,即使您没有使用它打电话。

测试试样的长度和移动电话的天线尺寸相仿,它们将会从附近的移动电话接收信号。对于类似的微波传输带结构尤其如此。

确保在测试区域附近的移动电话已经关闭。
甚至是工作台表面?

是的,即使是工作台表面也能够影响测量结果。工作台表面具有其自身的绝缘常数,测试试样或 PCB 底部的微波传输带如果太靠近工作台表面,得到的测试结果将偏低。解决这一问题有两种方法,用测试夹具或固定装置固定试样。或者可以将试样翻转过来,使底层朝上。

测试样本

提供验证 PCB 阻抗的可靠方式,并可提供更可靠的可重复的测量,而不是尝试测量线路板本身。使用测试试样的优点可见于 AP124

重要说明:如果带状线的读数较高,请确认您是否已经将试样板层上的 Vcc Gnd 进行了短接?(并非线路板!)试样上 Vcc 和接地需要短接,尤其是在较窄的试样上,以便模拟装配完毕的线路板上的实际 RF 条件。

提示: 如果将顶部板层的高度增加到其正常高度的 10 倍,那么在 CITS25 得到的阻抗读数将类似于您没有短接试样上的板层所测量的值。

有关详细信息 
有关测量 PCB 控制阻抗的详细信息,可通过电子邮件从 martyn.gaudion@polarinstruments.com处获取。

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