一种测量设备及其放大电路、阻抗部件和多层印刷电路板制造技术

技术编号:3911255 阅读:166 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术的一种测量设备及其放大电路、阻抗部件和多层印刷电路板涉及到一个多层印刷电路板220和一个第一电阻R21和一个第二电阻R22,多层印刷电路板220具有元件层221、绝缘层224、绝缘层225和屏蔽层223,元件层221具有用于安装第一电阻R21和第二电阻R22的第一焊盘231、第二焊盘232和第三焊盘233,本发明专利技术在多层印刷电路板220中设置了一个中间层222,使通过改变第一焊盘231、第二焊盘232和中间层222的尺寸大小、绝缘层224、225厚度或还包括绝缘层224、225的介电常数,可以减弱或消除由焊盘231、232引入的寄生电容C23、C24、C25,从而改善电路的频率特性,具有性能稳定、设计简单和容易实现的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的一种测量设备及其放大电路、阻抗部件和多层印刷电路板涉及到电变量 测量设备及其采用的放大电路、电阻网络或多层印刷电路板领域。
技术介绍
随着表面贴装工艺(SMT)的普及与发展,当前的测量设备的制作工艺水平已经得 到了极大的提高,测量设备的结构更加紧凑和小巧。但同时,这种工艺技术也为测量设备带 来了寄生电容的问题,特别是为了消除电磁干扰,而在印刷电路板上设置屏蔽层(地层)的 情况下,这一问题就显得更加严重。其原因在于,印刷电路板的元件层上的焊盘和屏蔽层之 间会形成寄生电容,这些寄生电容会影响测量设备的性能。众所周知,印刷电路板上的寄生电容往往会使测量设备的幅频特性变差,测量准 确度或测量范围下降。因此,如何消除或抵消寄生电容产生的影响已经成为电信号测量所 必须解决的难题。下面详细说明SMT工艺产生寄生电容的原理以及寄生电容的计算方法。印刷电路板上的寄生电容通常是由两个互相绝缘、且相邻的导体形成,比如,参见 图1,在具有元件层1、介质层2和底层3的双面印刷电路板4上,当元件层1具有两个相邻 导电焊盘6、7,且底层3为由导体构成的、连接公共端的屏蔽层5时,焊盘6与焊盘7之间就 会形成寄生电容Cl,焊盘6与屏蔽层5之间会形成寄生电容C2,焊盘7与屏蔽层5之间会 形成寄生电容C3。一并参照图1和图2,将印刷电路板4上的焊盘6对应为连线端子21,焊盘7对应 为连线端子22,屏蔽层5对应为连线端子23,可以获得印刷电路板4的等效电路24,从电路 24可以看出,连线端子21和连线端子22之间连接寄生电容Cl,连线端子21和连线端子23 之间连接寄生电容C2,连线端子22和连线端子23之间连接寄生电容C3。本领域技术人员根据公知的寄生电容计算公式1就可以分别计算出电路24中的 寄生电容Cl、C2和C3的电容值。C = ^^-----------寄生电容计算公式1d其中,C为寄生电容的电容值;ε r为构成介质层的绝缘介质的相对介电常数;ε为真空介电常数;S为两个导体极板的正对面积;d为介质层的厚度。下面配合实际例子详细说明寄生电容对测量设备产生的影响。寄生电容会对多种测量设备产生影响。比如,交流电压表、电流表、万用表、示波 器、信号发生器、逻辑分析仪等通用测量仪器产生影响,或还包括对其他综合测量仪器产生5影响。示波器是最为常见的通用测量设备之一,通常用来观查和分析被测信号的波形, 测量所述波形的各项指标,寄生电容会对所述的示波器产生影响,比如,寄生电容往往会对 示波器的频率响应特性产生影响,如使示波器的带宽变窄、使示波器的频率响应曲线不平滑。参见图3,通常的示波器都具有衰减电路31,衰减电路31就是最易受寄生电容影 响的部件之一,该电路的带宽往往会决定整个示波器的带宽范围,示波器的衰减电路31通 常是一个由电阻Rl和电阻R2形成的电阻网络,具有输入端32、输出端33和公共端34,其 中电阻Rl连接在电路的输入端32和输出端33之间,电阻R2连接在输出端33和公共端34 之间。示波器的衰减电路31的输入端32、输出端33串联连接在示波器的信号输入端和采 样测量部件之间,所述的示波器的信号输入端用来连接被测信号,所述的采样测量部件用 于测量和显示被测信号。所述的衰减电路31用于对由示波器的信号输入端接入的被测信 号进行衰减,使其幅值满足后面的采样测量电路的测量量程范围。参考图4,当采用表面贴装工艺安装电阻Rl和电阻R2时,通常是将电阻Rl和电阻 R2安装在一个具有介质层41、元件层42和屏蔽层43的印刷电路板44上,印刷电路板44 的元件层42上设置一个第一焊盘45、一个第二焊盘46和一个第三焊盘47,使电阻Rl安装 在第一焊盘45和第二焊盘46之间,使电阻R2安装在第二焊盘46和第三焊盘47之间。在 元件层42和屏蔽层43之间还具有一个导电的过孔48,该过孔48用于电连接屏蔽层43和 所述的第三焊盘47,使屏蔽层43与焊盘47等电位。结合参考图3、4,在现有技术中,元件层42和屏蔽层43通常是由铜箔形成,其中屏 蔽层43通常和公共端34连接,配合覆盖在元件层42上的屏蔽罩,用以屏蔽电磁干扰信号 对衰减电路31的影响。在有的应用中,还会采用更多层的印刷电路板来安装衰减电路31,比如采用6层 印刷电路板。在采用6层印刷电路板的情况下,印刷电路板44的元件层42和屏蔽层43之 间还可以具有多个的线路层,各线路层和元件层42、屏蔽层43之间均用介质层分离。需要 特别说明的是,根据需要,在屏蔽层43的下面也可以设置有其他的线路层。在现有技术中,构成印刷电路板44的介质层41的原材料可以有多种选择,而采用 不同原材料的介质层也会具有不同的相对介电常数。在本例中,第一焊盘45和第二焊盘46之间会形成寄生电容Cl 1、第二焊盘46和第 三焊盘47之间会形成寄生电容C12、第一焊盘45和屏蔽层43之间会形成寄生电容C13、第 二焊盘46和屏蔽层43之间会形成寄生电容C14。由于第一焊盘45和第二焊盘46,第二焊盘46与第三焊盘47之间的正对面积比 较小,寄生电容C11、C12的电容值相比寄生电容C13或寄生电容C14而言小很多,寄生电容 ClU C12的电容理论值一般仅为10_19 10_2°pF量级,因此,可以忽略掉寄生电容Cll、C12 对电路的影响。忽略掉寄生电容Cll、C12后,可以得到安装在印刷电路板44上的衰减电路31的 等效电路51,参照图5。在等效电路51中,结合参照图4和图5,输入端52对应第一焊盘45,输出端53对 应第二焊盘46,连接端58对应第三焊盘47,屏蔽层43对应信号公共端54。由于,在印刷电路板44上,屏蔽层43通过一个作为等电位部件的导电过孔48和所述的第三焊盘47电连 接,导电过孔48使第三焊盘47与屏蔽层43等电位,因此,第三焊盘47与屏蔽层43之间没 有寄生电容。从等效电路51可以看出,电容C13是建立在输入端52与公共端54之间,不会对 由电阻Rl、R2的分压特性产生影响,而电容C14是与电阻R2并联连接,会影响电阻Rl、R2 的分压特性,根据公知的幅频特性计算公式,参见如下公式2,可以绘制出等效电路51的输 出电压信号Uo的频率响应特性曲线61,参考图6。Uo(Joi)1,= · -----------式 2Uiij ω) \ +JwCuRi R R公式2中,尤= ^^,Λ = ;^Γ^,ω为角频率1 R R1图6 中,叫= :,R =结合参照图3、图5和图6,由于寄生电容C14的影响,当等效电路51的输入端52 的输入信号Ui的频率高于拐点频率ω i后,等效电路51的输出端53的输出电压信号Uo 的幅度随输入端52的输入信号Ui的频率的增加而快速的减小。由此可以看到,寄生电容 C14对由电阻Rl和R2构成的衰减电路31的带宽产生了影响,使衰减电路31的带宽变窄 了。衰减电路31的带宽变窄往往会影响了整个示波器的频率特性,使得整个示波器的带宽 也变窄。万用表也是最常用的电变量测量仪表,通常用来测量直流或交流电压、电流和电 阻等参数,有的万用表还可以用来测量二极管、三极管等器件的性能,有的还可以用来测量 温度压力等物理量,有的也可以用来测量频率和时间指标。上述的寄生电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层印刷电路板,包括一个元件层和一个用于连接公共端的屏蔽层,所述的元件层具有一个第一焊盘、一个第二焊盘和一个第三焊盘,所述的第一焊盘与第二焊盘用于连接一个第一电阻,所述的第二焊盘还与第三焊盘用于连接一个第二电阻,所述的第三焊盘还用于连接一个使所述的第三焊盘与所述的屏蔽层等电位的等电位部件,其特征在于:在所述的元件层和屏蔽层之间还具有一个中间导电层,且,所述的第一焊盘与所述的中间导电层通过导体连接,在所述的中间导电层的垂直投影中,至少有一部分垂直投影落入所述的屏蔽层内,在所述的第二焊盘的垂直投影中,一部分垂直投影落入所述的中间导电层内,一部分垂直投影落入所述的屏蔽层内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王悦王铁军李维森
申请(专利权)人:北京普源精电科技有限公司
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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