一、引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，差分阻抗測量在高速電路設(shè)計、信號完整性分析等領(lǐng)域的重要性日益凸顯。差分阻抗是指差分信號在傳輸線路上所遇到的阻抗，其大小直接影響信號的傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀作為一種高性能的測量設(shè)備，能夠準確測量差分阻抗，為電路設(shè)計和優(yōu)化提供有力支持。本文將詳細介紹如何使用雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量差分阻抗。

二、差分阻抗的基本原理

差分阻抗是差分信號在傳輸線上遇到的阻抗，它由差分信號的電壓與電流之比定義。在理想情況下，差分阻抗應(yīng)該是純電阻性的，但在實際電路中，由于傳輸線的電容、電感等效應(yīng)，差分阻抗會呈現(xiàn)出復(fù)數(shù)特性，即包含實部和虛部。差分阻抗的測量對于評估電路的性能、優(yōu)化信號傳輸質(zhì)量具有重要意義。

三、雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本原理

雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種高性能的測量設(shè)備，它通過測量兩個端口之間的散射參數(shù)（S參數(shù)）來分析電路的性能。散射參數(shù)描述了信號在電路中的傳輸和反射特性，包括幅度、相位等關(guān)鍵信息。雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀通過發(fā)送已知信號并測量其經(jīng)過被測電路后的響應(yīng)，從而得出電路的散射參數(shù)。這些參數(shù)可以用于計算電路的阻抗、傳輸系數(shù)等關(guān)鍵指標。

四、使用雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量差分阻抗的步驟

準備環(huán)境

首先，確定要測量的頻段，并設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀的起始和終止頻率。然后，根據(jù)測量需求選擇合適的trace數(shù)量和測試場景（如SMITH場景）。接下來，檢查校準件是有源還是無源，并準備好相應(yīng)的校準工具。

進行端口校準

端口校準是確保測量準確性的關(guān)鍵步驟。對于無源的校準件，需要分別校準開路（Open）、短路（Short）和負載（Load）三種狀態(tài)。對于有源的校準件，則按照儀器提示依次選擇CAL、ECAL和需要校準的端口進行自動校準。在校準過程中，要確保兩個端口都固定在開路點。

連接測試電路

將待測電路的兩個差分端口與網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個測試端口相連接。確保連接穩(wěn)固且正確，避免引入額外的干擾和誤差。

設(shè)置測試參數(shù)

在網(wǎng)絡(luò)分析儀上設(shè)置測試參數(shù)，包括測試頻率范圍、功率等。同時，選擇差分阻抗測量模式，并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。

開始測量

啟動測量過程后，網(wǎng)絡(luò)分析儀會發(fā)送已知信號到待測電路，并測量經(jīng)過電路后的響應(yīng)信號。根據(jù)散射參數(shù)的計算方法，網(wǎng)絡(luò)分析儀會得出電路的S參數(shù)矩陣。

數(shù)據(jù)處理與分析

測量完成后，網(wǎng)絡(luò)分析儀會生成大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)需要進行處理和分析以得出差分阻抗的值。首先，根據(jù)S參數(shù)矩陣計算出差分阻抗的實部和虛部。然后，可以通過繪制圖表、計算傳輸系數(shù)等方式進一步分析電路的性能。

驗證結(jié)果

為了驗證測量結(jié)果的準確性，可以通過仿真或?qū)嶒灥姆椒ㄟM行比較。例如，可以模擬一個單端口差分電路并計算其差分阻抗值，然后與網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量結(jié)果進行比較。如果兩者一致或接近，則說明測量結(jié)果可靠。

五、注意事項

在測量過程中要保持測試環(huán)境的穩(wěn)定性避免外界干擾對測量結(jié)果的影響。

在連接測試電路時要確保連接穩(wěn)固且正確避免引入額外的干擾和誤差。

在設(shè)置測試參數(shù)時要根據(jù)實際需求選擇合適的參數(shù)以獲得準確的測量結(jié)果。

在數(shù)據(jù)處理和分析時要仔細核對數(shù)據(jù)避免因為操作不當(dāng)而導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。

六、結(jié)論

使用雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量差分阻抗是一種高效、準確的方法。通過準備環(huán)境、進行端口校準、連接測試電路、設(shè)置測試參數(shù)、開始測量、數(shù)據(jù)處理與分析以及驗證結(jié)果等步驟可以準確測量出差分阻抗的值。這種方法對于評估電路的性能、優(yōu)化信號傳輸質(zhì)量具有重要意義。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展差分阻抗測量技術(shù)也將不斷進步和完善為電路設(shè)計和優(yōu)化提供更加有力的支持。