一种二合一特性阻抗探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二合一特性阻抗探头，该探头包括外壳和置于外壳内的阻抗电路板，在阻抗电路板上设有伸出外壳的探针A、B和G，A和B分别与阻抗电路板上的差分信号线A和差分信号线B连接，探针G与地平面连接；差分信号线A、差分信号线B与地平面构成差分阻抗线；差分信号线A和差分信号线B间通过地平面隔离；差分信号线A和差分信号线B中的任意一根均与地平面共同构成单端阻抗线；探针A和B中的任意一根均与探针G共同构成单端阻抗测试探头，探针A、B和探针G共同构成差分阻抗测试探头；在外壳上设有SMA接口。本实用新型专利技术具有二合一复合功能，提升了测量效率，延长了使用寿命，保证了测量精度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于PCB行业电路板阻抗测量领域。涉及一种阻抗探头，具体地说是一种二合一特性阻抗探头。可用于时域反射法(TDR)阻抗测量设备，如POLAR公司的CITS500，CITS800阻抗测量仪；泰克DSA8200数字串行采样示波器。
技术介绍
特性阻抗是指高频信号或电磁波在传输过程中，传输线上任一点的行波电压与行波电流之比。通俗的说法是高频信号或电磁波传播时受到的阻力，它是电阻抗， 电容抗，电感抗的矢量和。目前通常将特性阻抗分为单端(Single ended)阻抗和差分 (D ifferential)阻抗两种模式。使用两台分辨率不同的时域反射法(TDR)阻抗测量设备，在测试同一条传输线时获得的测试结果。两款设备对传输线阻抗变化的反映不同，一个明显而另一个不明显。TDR 设备感测传输线阻抗不连续的分辨率主要取决于TDR设备发出之阶跃讯号上升时间的快慢，快的上升时间可获得高分辨率。而TDR设备的上升时间往往和测试系统的带宽相关，带宽高的测试系统拥有更快的上升时间。TDR测试设备原理时域反射计是测试印制板特性阻抗最常用的仪器。实验室测试用特性阻抗分析仪有泰克公司的数字串行采样示波器，典型设备型号DSA8200数字串行采样示波器；DSA8200数字串行采样示波器主要功能是为通信、计算机和消费电子提供千兆位发射机和信号路径检定和一致性检验综合工具。配置的TDR测试模块具有50GHZ带宽，15ps的反射上升时间，12ps的入射上升时间，噪声小的特点，操作参数多，专业性要求高，适合科研院所实验室使用。新推出的80E10和80E08TDR模块集成独立双通道2米远程采样器系统，最大限度降低了夹具影响。与CITS500相比，泰克DSA8200数字串行采样示波器操作自动化不足。PCB行业生产线上常用的特性阻抗测量设备是POLAR公司的CITS系列阻抗测量系统。典型设备型号 CITS500, CITS800。CITS500提供单端和差分测量功能，带用于挠性探针连接的两个通道。CITS阻抗测试系统使用起来极为简单方便。基于Windows的强大软件使所有测试任务实现自动化， 单击一下鼠标或踩一下脚踏开关即可控制整个过程。你只需确定微带测试探针的位置，选择一个包含常规PCB测试阻抗和公差的测试文件，然后踩脚踏开关即可。不需要像DSA8200 那样进行任何调节，例如设置垂直增益值、脉冲延时值和时基值。CITS800可以自动执行一系列阻抗测试，必要时提示你重新确定测试探针的位置。 CITS自动处理数据，清楚显示随距离而变的特征阻抗，给出通过/失败状态。特性阻抗探头是阻抗测量信号传递到待测件(DUT)的最后一站，它的性能将最终决定特性阻抗测量的准确性。特性阻抗探头的核心设计是完整传递测量信号，因此要求阻抗匹配，插入损耗小，延迟小，接触可靠。不同的DUT，阻抗值也不同，目前常见的DUT阻抗值是单端阻抗50欧姆，差分阻抗 100欧姆；单端阻抗值范围25-100欧姆，差分阻抗值范围50-200欧姆。严格的阻抗测试要求DUT阻抗值与探头阻抗值完全一致，实际上DUT的阻抗值的宽范围使得探头设计不能做到阻抗完全匹配。一般情况下，根据测量范围，单端探头有观， 50，75欧姆三种探头可选择，差分探头有50，100，150欧姆可选择。最常用探头为50欧姆单端探头，100欧姆差分探头。例如，DSA8200的单端探头型号为P8018、差分探头型号为 P80318。CITS500的单端探头型号为IP-50，差分探头型号为IP-100 ；还有为内存制造商定制的特定型号，如IP-观单端探头，阻抗值28欧姆。在特性阻抗的设计时，单独实现单端50欧姆，差分100欧姆，相对容易，但同时实现单端和差分阻抗值匹配则十分困难。根据SI8000阻抗计算方案可知，差分100欧姆阻抗走线，其每根单端走线的阻抗值在52巧4欧姆左右，不能满足50欧姆士 1%的误差要求。原因是差分阻抗走线间的相互作用使差分阻抗值小于两个单端阻抗值之和。必须消除差分阻抗线之间的相互作用，才能同时满足单端50，差分100欧姆的要求。POLAR公司的单端探头和差分探头是分开设计的。常规的单端探头例如IP-50探头，要求探头特性阻抗为50欧姆士 1%，线路均勻无畸变点。常规的差分阻抗探头如IP-100 探头，要求差分阻抗为100欧姆士 1%，线路均勻无畸变点。差分探头IP-100有一对差分信号线，实际使用发现使用这一对信号线其中之一与地平面构成单端阻抗探头，可以用来测量单端阻抗。但问题是该差分探头的两根信号线的单端阻抗不是标准的50欧姆，单端阻抗一般小2-5欧姆，不能满足单端阻抗探头的精度要求，测量结果误差大。特性阻抗又分为单端阻抗和差分阻抗两种。测量特性阻抗的仪器主要有POLAR公司的CITS系列阻抗测试仪。如CITS500S，CITS800，CITS900等。该系列仪器配套有单端阻抗探头和差分阻抗探头两种。测量不同类型的阻抗线路板需要切换不同的探头。频繁切换不同的探头需要装卸探头和电缆线，对其SMA接口有明显的磨损，时间不长，就会引起信号传输不良，导致测量精度下降。如果能够实现单端阻抗50欧姆士 1%，同时差分阻抗为100欧姆士 1%的目标，就可以制造出二合一探头。
技术实现思路
本技术的目的提供一种隔离二合一阻抗探头。该探头是在差分阻抗探头的基础上对差分阻抗线实施了隔离屏蔽，保证差分信号间保持独立传输，耦合少到可以忽略，因此差分阻抗是其单端阻抗的两倍，能满足分别做差分阻抗探头和单端阻抗探头的要求。本技术一个阻抗探头兼具单端和差分阻抗功能，使用时切换两种测量程序即可，更加方便，无需增加仪器通道。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种二合一特性阻抗探头，其特征在于该探头包括外壳和置于外壳内的阻抗电路板，在阻抗电路板上设有伸出外壳的第一探针A、第二探针B和第三探针G，第一探针A和第二探针B分别与阻抗电路板上的差分信号线A和差分信号线B连接，第三探针G与地平面连接；差分信号线A、差分信号线B与地平面构成差分阻抗线；差分信号线A和差分信号线B间通过地平面隔离；差分信号线A和差分信号线B中的任意一根均与地平面共同构成单端阻抗线；第一探针A和第二探针B中的任意一根均与第三探针G共同构成单端阻抗测试探头，第一探针A、第二探针B和第三探针G共同构成差分阻抗测试探头；在外壳上设有与阻抗电路板连接的SMA接口。 本技术中，差分信号线A和差分信号线B之间的隔离地平面与背面的地平面通过通孔相连，通孔间距不大于10mm，直径0. Imm-Imm0阻抗电路板上差分信号线A与差分信号线B之间的间距相同。 本技术中，第一探针A、第二探针B和第三探针G的材质为铜，表面镀金，金层厚度 0. 3-10um。由于差分探头的一对差分线的差分阻抗是100欧姆士 1%，但因为没有信号屏蔽设计，每根单端走线的阻抗值受到另一根单端走线的耦合影响，导致单端阻抗值下降。只有屏蔽这种信号耦合，才能阻止阻抗下降，因此，信号屏蔽是实现二合一阻抗探头的关键。本技术是在差分阻抗探头的基础上对差分阻抗线实施了隔离屏蔽。这种屏蔽结构的优点是保证差分信号间保持独立传输，耦合少到可以忽略。这样，差分阻抗是其单端阻抗的两倍，就能满足分别做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二合一特性阻抗探头，其特征在于该探头包括外壳(1)和置于外壳(1)内的阻抗电路板(2)，在阻抗电路板(2)上设有伸出外壳(1)的第一探针A、第二探针B和第三探针 G，第一探针A和第二探针B分别与阻抗电路板(2)上的差分信号线A和差分信号线B连接， 第三探针G与地平面连接；差分信号线A、差分信号线B与地平面构成差分阻抗线；差分信号线A和差分信号线B间通过地平面(4)隔离；差分信号线A和差分信号线B中的任意一根均与地平面共同构成单端阻抗线；第一探针A和第二探针B中的任意一根均与第三探针 G共同构成单端阻抗测试探头，第一探针A、第二探针B和第三探针G共同构成差分阻抗测试探头；在外壳(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶菊珍，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：