一種基于眾數法的pcb特性阻抗的測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種測試方法，尤其涉及一種基于眾數法的特性阻抗的測試方法，屬 于印制電路板（PCB)試驗技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著印制電路板（Printed Circuit Board，PCB)中傳輸信號的時鐘頻率和傳輸 速率越來越高，在工業設計中需要對PCB的信號完整性進行嚴格的控制，其中傳輸線的特 性阻抗是影響信號完整性的關鍵因素之一。在PCB出廠前對其進行特性阻抗的測試是檢驗 PCB質量是否合格的關鍵步驟。因此，精確、高效的完成特性阻抗的測試對PCB的大規模工 業生產尤為重要。
[0003] 目前，時域反射計（Time Domain Reflectometry，TDR)以其測試準確、直觀的顯示 傳輸電壓波形等特點成為了測試特性阻抗的主要工具。工作人員根據TDR取樣得到的傳輸 電壓波形計算得到特性阻抗的結果。目前，常用的測試特性阻抗的方法有測量區域平均法 和步長遞進偏差法。但是，測量區域平均法適用于比較平穩的波形，在工業生產中經常會遇 到波動較大或有多個偏離點的波形，測試結果會有較大的誤差。步長遞進偏差法雖然具有 較高的精度，然而在測試過程中需要根據實際被測物的長度選擇步長。步長過長會影響精 度，步長過短會影響計算速度，然而在大規模工業生產中實際被測物的長度通常是無法預 知的。綜上所述，測量區域平均法和步長遞進偏差法不適用于大規模的工業化特性阻抗測 試。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于精確、高效地完成工業生產中PCB特性阻抗的測試，該方法根 據眾數原理，提出了一種基于眾數法的PCB特性阻抗的測試方法。此方法適用于大量數據 的處理并且不受極端數據的影響，同時根據TDR的A/D分辨率選定了合適的區間對波形進 行分割，從而保證了相當的測試精度。另外，此方法還不受實際被測物長度的影響，可以自 動選擇特性阻抗的測試區域，從而提高了測試效率。
[0005] 本發明提出一種基于眾數法的PCB特性阻抗的測試方法，適用于工業生產中大規 模的PCB特性阻抗的測試，本方法的創新點為：
[0006] 1、在PCB特性阻抗測試區間上應用眾數原理，將測試區間內的波形等幅度分為有 限多個小區間。然后統計得到測試區間內的落入點數最多的某一小幅度區間，將這一小幅 度區間內的數據進行平均得到精確的電壓值。此方法不僅避免了波形畸變等極端數據的影 響，同時在波形數據中多中取精、多中求穩，保證了很高的精度。
[0007] 2、基于眾數原理，直接對反射階躍進行處理，選取反射階躍的中間點作為測試區 間的起始點，以TDR取樣終點作為測試區間的截止點。此方法不受實際被測件長度的影響， 根據電壓波形可以自動選取測試區間，從而提高了 PCB特性阻抗工業測試的效率。
[0008] 該方法包括如下步驟：
[0009] 步驟1 :當測試開始前，讀取TDR取樣得到的波形數據，將波形進行去除時基抖動 處理。
[0010] 步驟2 :設定分割區間，將整個波形的幅度分割為有限多個等間距的小幅度值，然 后統計符合各個小幅度區間取值范圍的點的個數。
[0011] 步驟3 :根據步驟2統計得到的各小幅度區間及其對應的點數，得到整個波形區間 的中間點，然后以中間點為區分點將入射階躍與反射階躍分開。
[0012] 步驟4 :以下步驟直接處理反射階躍。在反射階躍上根據已設定的分割間隔，將反 射階躍的幅度分割為有限多個等間距小幅度區間，然后統計符合各個小幅度區間取值范圍 的點的個數。
[0013] 步驟5 :根據步驟4統計得到的各小幅度區間及其對應的點數，求得反射階躍電壓 幅度的中值及其對應點的下標。
[0014] 步驟6 :以幅度中值的對應點為測試區間的起始點，TDR取樣終點為測試區間的截 止點，在測試區間上按分割區間將波形的幅度分割為有限多個等間距的小幅度值，然后統 計得到落入點數最多的某一小幅度區間。將這一小幅度區間內的數據進行平均，得到精確 的傳輸電壓值V tran。
[0015] 步驟7 :根據公式
求得精確的PCB特性阻抗值
[0016] 其中&為被測件的特性阻抗，Z^為50 D的標準匹配阻抗，Vin為TDR的輸入電壓， Vttan為入射電壓與反射電壓疊加后的傳輸電壓。
[0017] 通過以上步驟，基于眾數法的PCB特性阻抗測試方法精確、高效的完成對PCB特性 阻抗的測試。
[0018] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0019] 本發明提出了一種基于眾數法的PCB特性阻抗測試方法，該方法與現行的測試區 域平均法和步長遞進偏差法相比，其更適用于大規模工業化的PCB特性阻抗的測試，為提 高工業化PCB特性阻抗的測試準確率和效率提供了一種有效方法。
【附圖說明】
[0020] 圖1基于眾數法的PCB特性阻抗測試方法流程圖。
[0021] 圖2特性阻抗標稱值為28. 00 Q處理效果圖。
[0022] 圖3特性阻抗標稱值為75. 00 Q處理效果圖。
【具體實施方式】
[0023] 如圖1所示，是一種基于眾數法的PCB特性阻抗的測試方法流程圖，包括以下步 驟：
[0024] 步驟1 :根據波形數據存儲的路徑，讀取波形數據文件。設定取樣點數N，時間窗 Timebase，起始點startpoint，截止點endpoint，分割區間space及反卷積濾波器參數y 的初值。
[0025]步驟2 :選定PDF反卷積法去除時基抖動，設置去除時基抖動算法的參數。其中 a(t)是原始信號平均16次后的均值；p(t)是時基抖動的概率密度函數，其近似于均值y =0,方差s =1.6Ps的高斯分布函數。將a(t)、p(t)進行傅里葉變換分別得到A(?)， P(?)，然后將A(u)與P(?)的比值進行傅里葉反變換即可得到去除時基抖動的波形 x(t)，其表達式為：
[0027]其中r1 □是傅里葉反變換公式。
[0028] 步驟3:確定電壓波形幅度，將幅度按分割區間space分為有限多個小幅度區間 zone，然后統計得到各小幅度區間內點數zone_num。
[0029] 步驟4 :利用統計方法，如果滿足之前所有的數據應大于總數據點的10%且每一 個小幅度區間內的數據個數應小于總數據點的1%的條件，即為電壓波形的底值小區間 Low_Index，對應的下標為y_left。同理可求得頂值小區間High_Index及下標y_right。從 而取得電壓波形中點y_midd。
[0031] 步驟5 :設置時間窗，以波形中點y_