[发明专利]一种测量设备及其放大电路、阻抗部件和多层印刷电路板

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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C1，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C1，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C1、C2和C3的电容值。

-----------寄生电容计算公式1

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R1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R1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R1和电阻R2时，通常是将电阻R1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R1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。