使用高频探针和网络分析仪来测量PCB焊盘阻抗变化的方法

焊盘阻抗匹配

高频电路设计中，阻抗匹配是一个非常重要的问题。在实际设计中，我们需要测量 PCB 焊盘的阻抗变化，以便更好地进行匹配。本文将介绍使用高频探针和网络分析仪来测量 PCB 焊盘三个位置的阻抗变化的方法。

网络分析仪简介

网络分析仪（Network Analyzer）是一种能够测量电路参数的测试仪器，可用于测量 S 参数（散射参数），例如 S11、S21、S12 和 S22 等。它是一种精密的仪器，能够精确地测量电路的阻抗、传输线的特性阻抗、S参数等参数。

测量步骤

2.1 准备工作

首先，需要准备好所需的设备：网络分析仪、高频探针和待测的 PCB 。

2.2 连接设备

将网络分析仪的测试端口与高频探针相连，并将高频探针连接到待测的 PCB 焊盘上。

2.3 设置网络分析仪参数

打开网络分析仪，进入测试界面。在"参数设置"中，选择测试频率范围、功率和端口，确保与测试需要相符。

注意事项

在进行测量时，需要注意以下几点

01

网络分析仪需要校准，以保证测量结果的准确性。

高频探针需要选择合适的频率和pitch，以确保测量结果的精度。

02

在连接高频探针和 PCB 焊盘时，需要调平探针，使其保持水平，点测焊盘时观察探针“跳针”与网络分析仪曲线的变化，接触后保持稳定，避免出现误操作。

03

测量过程中需要注意保持测试环境的稳定，避免外界干扰对测试结果的影响。

焊盘各个位置探针实测

下面我们将分别测试待测焊盘的上方、中心以及下方位置来观看一下阻抗的变化，并做出结论。

待测物（迪赛康-PCIE5.0高速夹具）

测试结果如下图所示

焊盘上方位置测试结果

测试环境

注：探针接触焊盘最上方时stub最长，导致测试阻抗结果偏低。阻抗：67.8欧左右

焊盘中心位置测试结果

注：探针接触焊盘中心时stub长度适中，并且是连接器对接区域（一般连接器对接都是以焊盘中心为基准）阻抗测试准确、无误差。阻抗：86.3欧左右

焊盘下方位置测试结果

注：探针接触焊盘下方时无stub，测试阻抗偏高。阻抗：101.8欧左右

结果对比

 

综上所述，高频探针点测PCIE5.0高速夹具焊盘的各个位置的阻抗变化，我们可以看到在不同的位置测试结果有所不同，绿色曲线为最佳高频探针测试点位（原因：焊盘中心是绝大部分实际使用过程中与器件对接的点位，也是测试目标值）。但也有些特殊情况，比如对接点位设计时就是焊盘的上方或者下方，那样就需要根据实际的情况去进行一个点测。

总结：

在使用探针测试时，要得到产品本身最真实准确的性能，探针应该接触焊盘实际使用时的位置；如果需要得到产品阻抗最匹配时的性能，需要用探针接触焊盘的不同位置，同时观察阻抗曲线，找到阻抗最匹配的位置进行测试。

高频探针

（差分可调探针、GSSG探针、GSG探针）

测试内容：驻波比、回波损耗、插入损耗、特性阻抗、串扰、相位、延时、差分参数、共模参数、共模抑制比、带外抑制、CMRR 等。

测试产品：半导体行业产品、光电行业产品、集成电路、各类PCB板卡以及封装等。

手持探头

（差分/单端可调探头、差分手持探头、单端手持探头）

手持TDR探头，主要用于阻抗测试，结构符合人体手掌持握，使用便捷，所测即所得！

审核编辑：刘清