Leiterplattentechnisch - Wie man die Impedanz und den Verlust der Leiterplatte analysiert

Die Impedanz und der Verlust von PCB sind sehr wichtig für die Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen, und sind auch der Schlüssel zur Qualitätssicherung von Leiterplattenfabriken. Um einen so komplizierten Übertragungskanal zu analysieren, Wir können seinen Einfluss auf das Signal durch die Impulsantwort des Übertragungskanals untersuchen.

Die Impulsantwort der Schaltung kann durch Übertragung eines schmalen Impulses erhalten werden. Der ideale schmale Impuls sollte ein schmaler Impuls mit unendlich schmaler Breite und sehr hoher Amplitude sein. Wenn dieser schmale Impuls entlang der Übertragungsleitung propagiert wird, wird der Impuls erweitert. Die Form des erweiterten Pulses hängt mit der Reaktion der Linie zusammen. Mathematisch gesprochen, können wir die Impulsantwort des Kanals mit dem Eingangssignal zusammenfalten, um die Wellenform des Signals nach der Übertragung durch den Kanal zu erhalten. Die Impulsantwort kann auch aus der Schrittantwort des Kanals gewonnen werden. Da die Differenz der Schrittantwort die Impulsantwort ist, sind die beiden äquivalent.

Es scheint, dass wir einen Weg gefunden haben, das Problem zu lösen, aber in realen Situationen existieren idealerweise keine engen Impulse oder unendlich steile Schrittsignale. Sie sind nicht nur schwer zu generieren, sondern auch die Genauigkeit ist nicht einfach zu kontrollieren, also mehr in der tatsächlichen Prüfung. Der Boden ist, eine Sinuswelle zu verwenden, um zu testen, um den Frequenzbereichsantrag zu erhalten, und um den Zeitbereichsantrag durch die entsprechende physikalische Schichttestsystemsoftware zu erhalten. Im Vergleich zu anderen Signalen sind Sinuswellen einfacher zu erzeugen, und ihre Frequenz- und Amplitudengenauigkeit sind einfacher zu steuern. Der Vektor-Netzwerkanalysator (VNA) kann die Reflexions- und Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals auf verschiedene Frequenzen durch einen Sinus-Sweep im Frequenzbereich von bis zu zehn GHz genau messen. Der Dynamikbereich beträgt mehr als 100dB, so moderne Hochgeschwindigkeit Bei der Analyse des Übertragungskanals wird hauptsächlich ein Vektornetzwerkanalysator zur Messung verwendet.

Die Reflexions- und Übertragungseigenschaften des zu prüfenden Systems für Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen können durch S-Parameter ausgedrückt werden. S-Parameter beschreiben die Transmissions- und Reflexionseigenschaften von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen. Wenn wir die Reflexions- und Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals für Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen erhalten können, können wir theoretisch den Einfluss des realen digitalen Signals nach Durchgang durch diesen Übertragungskanal vorhersagen, da das reale digitale Signal als durch den Frequenzbereich verursacht angesehen werden kann. Es besteht aus vielen Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen.

Für eine einseitige Übertragungsleitung enthält sie 4 S-Parameter: S11, S22, S21, S12. S11 und S22 spiegeln die Reflexionseigenschaften von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen von Port 1 bzw. Port 2 wider, S21 reflektiert die Übertragungseigenschaften von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen von Port 1 zu Port 2 und S12 reflektiert von Port 2 zu Port 1. Die Übertragungseigenschaften von Sinuswellen unterschiedlicher Frequenzen. Für differentielle Übertragungsleitungen, da es insgesamt vier Ports gibt, sind die S-Parameter komplizierter, mit insgesamt 16 Ports. Unter normalen Umständen wird ein Vektornetzwerkanalysator mit vier Ports oder mehr verwendet, um die differentielle Übertragungsleitung zu messen, um ihre S-Parameter zu erhalten.

Werden die 16-S-Parameter der getesteten Differenzlinie erhalten, wurden viele wichtige Eigenschaften der Differenzlinie erhalten. Beispielsweise spiegelt der Parameter SDD21 die Einfügedämpfungskennlinie der Differenzlinie wider, und der Parameter SDD11 seine Rückflussdämpfungskennlinie.

Wir können weitere Informationen erhalten, indem wir inverse FFT-Transformation auf diesen S-Parametern durchführen. Beispielsweise wird die Zeitbereichsreflexionswellenform (TDR: Zeitbereichsreflexion) durch Transformieren der SDD11-Parameter erhalten. Die Zeitbereichsreflexionswellenform kann die Impedanzänderung der gemessenen Übertragungsleitung widerspiegeln. Wir können auch inverse FFT-Transformation auf dem SDD21-Ergebnis der Übertragungsleitung durchführen, um seine Impulsantwort zu erhalten, wodurch die Wellenform oder das Augendiagramm von digitalen Signalen mit unterschiedlichen Datenraten nach dem Durchlaufen des Paars von Differenzlinien vorhergesagt wird. Dies sind sehr nützliche Informationen für digitale Konstrukteure.

It can be seen that the vector network analyzer (VNA) is used to measure the transmission channel of digital signals. Einerseits, Es stützt sich auf die Analysemethoden von Hochfrequenz und Mikrowelle, und kann sehr genaue Übertragungskanaleigenschaften im Frequenzbereich von zehn GHz erhalten; auf der anderen Seite, Einerseits, durch einfache Zeitbereichstransformationen auf den Messergebnissen, Wir können die Impedanzänderungen auf dem Kanal analysieren, Auswirkungen auf die reale Signalübertragung, etc., um Digitalingenieure frühzeitig bei der Bestimmung der Backplane zu unterstützen, Kabel, Die Qualität der Anschlüsse, Leiterplatten, etc., ohne auf das Endsignal warten zu müssen, um ein Problem zu haben, bevor Sie sich beeilen, es zu lösen.