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Applikationsschrift 128Die Wahl der geeigneten IP Microstrip-Probe für die Impedanzmessung |
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Die Impedanzmessung Bei der Impedanzmessung mit einem Polar CITS oder einem anderen TDR ist die Auswahl der geeigneten Prüfspitze sehr wichtig. Diese Applikationsschrift gibt wichtige Hinweise und versucht, einige Missverständnisse zu klären. |
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Gibt es überhaupt eine ideale Prüfspitze?
Warum ist die IP50 die beste Wahl, wenn die Leiterbahn 93 Ohm aufweist? Um dies zu verstehen, ist es nötig, auf die Grundlagen der Zeitbereichsreflektometrie (TDR) einzugehen: Ein TDR sendet einen steilflankigen Impuls entlang einer Übertragungsleitung. Impedanzänderungen verursachen eine Reflektion zurück zum TDR ähnlich RADAR und man kann sich ein TDR auch wie ein „Kabel-RADAR“ vorstellen. Das TDR misst das Verhältnis zwischen ausgesendeter und reflektierter Spannung. Der reflektierte Puls hat eine grössere Amplitude, wenn die Impedanz ansteigt, und eine kleinere Amplitude bei abfallender Impedanz. Die Berechnung der Impedanz ist am einfachsten und genauesten, wenn nur EINE Reflektion zwischen dem TDR und der Leiterbahn auftritt. Alle zur Impedanzmessung verwendeten TDR´s besitzen eine interne Impedanz von 50 Ohm, wie auch die interne Verbindung zur Frontplatte und das Koaxialkabel zur Prüfspitze. Da das TDR am genauesten arbeitet, wenn nur eine Impedanzänderung zwischen dem Ausgang und der zu testenden Leiterbahn auftritt, wird für die meisten Impedanzmessungen die IP50 (50 Ohm Probe) empfohlen. |
Probes mit variablem Pinabstand..
In der Produktion werden jedoch Probes mit fixem Abstand empfohlen, da variable Prüfspitzen nur für gelegentlichen Gebrauch und nicht für permanenten Einsatz entwickelt wurden. Wenn möglich, sollte man Testcoupons mit einem einheitlichen Pinabstand verwenden, um die Anzahl der verschiedenen Prüfspitzen gering zu halten. Polar bietet Sortimente von Prüfspitzen mit fixem Pinabstand an, welche ohne Mehrkosten nach kundenspezifischen Rastern gefertigt werden. |
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Warum weisen die Probes keine längere Masseleitung auf? Impedanzmessysteme führen Hochfrequenz-messungen durch. Die vom Testsystem ausgesandten steilflankigen Impulse müssen verlustfrei übertragen werden, um ohne Beeinträchtigung am Testcoupon einzutreffen. Impedanzmeßssysteme weisen üblicherweise eine interne 50 Ohm Impedanz auf und verwenden 50 Ohm Präzisionskabel sowie eine 50 Ohm Prüfspitze. Der Schwachpunkt ist hierbei immer die Verbindung der Prüfspitze zur Leiterbahn. Wenn die Prüfspitzen zu lang sind, oder gar ein Testclip verwendet wird, treten starke Überschwinger und Unstetigkeiten auf der Messkurve auf, welche die Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit stark beeinträchtigen. |
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Warum werden dann Probes mit verschiedenen Impedanzen angeboten? Prüfspitzen mit anderen Impedanzen als 50 Ohm sollten nur dann verwendet werden, wenn sehr kurze Leiterbahnen zu testen sind. Die Leiterbahnen sollten idealerweise eine Länge von 100 bis 150mm aufweisen. Ist diese Länge vorhanden, kann die IP50 immer eingesetzt werden. Dies ist vermutlich der Punkt bei der Prüfspitzenauswahl, der die größte Unsicherheit verursacht. Stellen Sie sich die Prüfspitzen mit anderen Impedanzen als 50 Ohm einfach als „Probes für kurze Leitungen“ vor. Da die Impedanzmessung auf der Auswertung der ersten am TDR ankommenden Reflektion beruht, folgt daraus, dass beim Test von kurzen Leitungen die Impedanz der Prüfspitze jener der Leiterbahn entsprechen sollte. So sollte z.B. eine IP75 Probe nur für 75 Ohm Leiterbahnen verwendet werden. Es ist eine inkorrekte Annahme, dass es besser wäre eine 65 Ohm Leiterbahn mit einer 75 Ohm Probe zu messen, da die Impedanz “näher” ist.
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Differentielle Messungen Intern besteht die IPD-100 aus zwei nicht gekoppelten 50 Ohm Leitungen und funktioniert daher wie zwei ungekoppelte IP50 Probes. Bei entsprechendem Coupondesign kann die differentielle Prüfspitze sowohl für unsymmetrische als auch für differentielle Messungen verwendet werden, ohne die Prüfspitze zu wechseln. Dadurch kann der Testdurchsatz bei gemischten unsymmetrischen und differentiellen Messungen erhöht werden. |
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