Noticias de PCB - Varios métodos de medición de la pérdida de señal de la línea de transmisión de PCB

1. Prefacio

La integridad de la señal de la placa de circuito impreso es un tema candente en los últimos años. hay muchos informes de investigación sobre los factores que influyen en el análisis de la integridad de la señal de PCB en china, pero la situación actual de la tecnología de prueba de pérdida de señal rara vez se introduce.

La pérdida de señal de la línea de transmisión de PCB proviene de la pérdida del conductor y la pérdida dieléctrica del material, y también se ve afectada por factores como la resistencia de la lámina de cobre, la rugosidad de la lámina de cobre, la pérdida de radiación, el desajuste de resistencia y la conversación cruzada. En la cadena de suministro, los indicadores de aceptación de CCL y las fábricas de mensajería de PCB utilizan constante dieléctrica y pérdida dieléctrica. Los indicadores entre las fábricas de mensajería de PCB y los terminales suelen utilizar resistencias y pérdidas de inserción.

Para el diseño y la aplicación de PCB de alta velocidad, cómo medir la pérdida de señal de la línea de transmisión de PCB de manera rápida y efectiva es de gran importancia para la configuración de los parámetros de diseño de pcb, la depuración de simulación y el control del proceso de producción.

2. estado actual de la tecnología de prueba de pérdida de inserción de PCB

En la actualidad, los métodos de medición de la pérdida de señal de PCB utilizados en la industria se clasifican por los instrumentos utilizados y se pueden dividir en dos categorías: dominio del tiempo o basado en la frecuencia. El instrumento de prueba de dominio de tiempo es un reflector de dominio de tiempo (tdr) o un transmisor de dominio de tiempo (tdt). El instrumento de prueba de dominio de frecuencia es el analizador de red vectorial (vna). En la especificación de prueba IPC - tm650, se recomiendan cinco métodos de prueba para la medición de la pérdida de señal de pcb: método de frecuencia de dominio, método de ancho de banda efectivo, método de energía de pulso raíz, método de propagación de pulso corto, método de pérdida de inserción diferencial TDR de un solo extremo.

2.1 método de dominio de frecuencia

El método de dominio de frecuencia utiliza principalmente un analizador de red vectorial para medir los parámetros S de la línea de transmisión, leer directamente el valor de la pérdida de inserción, y luego utilizar la pendiente de ajuste de la pérdida de inserción promedio para medir el paso / fracaso de una placa interna en un rango de frecuencia específico (como 1ghz a 5ghz).

La diferencia en la precisión de medición del método de frecuencia de dominio proviene principalmente del método de calibración. Según los diferentes métodos de calibración, se puede subdividir en Slot (circuito abierto a corto plazo), TRL multilínea (anti - Rayos directos) y ecal (calibración electrónica), entre otros.

Slot se considera generalmente un método de calibración estándar [5] con un total de 12 parámetros de modelo de calibración de error. el método de calibración de slot está determinado por el componente de calibración. el fabricante del equipo de medición proporciona una precisión universitaria, pero la calibración es cara y generalmente solo se aplica a entornos concéntricos. La calibración lleva mucho tiempo y a medida que aumenta la cantidad y la geometría.

El TRL multilínea se utiliza principalmente para la medición de calibración no concéntrica [6]. Los componentes de calibración TRL están diseñados y fabricados de acuerdo con el material de la línea de transmisión y la frecuencia de prueba utilizada por el usuario. Aunque el TRL multilínea es más fácil de diseñar y fabricar que el slot, a medida que aumenta el número de terminales de medición, el tiempo de calibración del TRL multilínea también aumenta en progresión geométrica.

Para resolver el problema del tiempo de calibración, el fabricante de equipos de medición introdujo el método de calibración electrónica ecal [7]. Ecal es un estándar de transmisión, y la calibración está determinada principalmente por el componente de calibración original. Al mismo tiempo, la estabilidad del cable de prueba, la repetibilidad de la pinza de prueba y el algoritmo de inserción de la frecuencia de prueba también tienen un impacto en la prueba. Por lo general, primero se calibra la superficie de referencia al final del cable de prueba con una hoja de calibración electrónica, y luego se compensa la longitud del cable de la pinza Incrustando la pinza.

Tomando como ejemplo la pérdida de inserción de la línea de transmisión diferencial, la comparación de los tres métodos de calibración se muestra en la tabla 1.

2.2 Método de ancho de banda efectivo

¿¿ verdad? El ancho de banda efectivo (ebw) es estrictamente una medición cualitativa de la pérdida de la línea de transmisión. En lugar de proporcionar un valor cuantitativo de la pérdida de inserción, proporciona un parámetro llamado ebw. El método de ancho de banda efectivo es transmitir la señal de paso de un tiempo de subida específico a la línea de transmisión a través de TDR y medir la pendiente del tiempo de subida después de que el instrumento TDR esté conectado al componente medido, determinado como un factor de pérdida en MV / S. En cambio, determina un factor de pérdida total relativo que puede utilizarse para identificar las variaciones de pérdida de la línea de transmisión de la superficie a la superficie o de la capa a la capa [8]. Debido a que la pendiente se puede medir directamente desde el instrumento, el método de ancho de banda efectivo se utiliza a menudo en pruebas de producción en masa de placas de circuito impreso.

2.3 método de energía de pulso

¿¿ verdad? El método raíz - impulso Energy (rie) generalmente utiliza instrumentos TDR para obtener la forma de onda TDR de la línea de pérdida de referencia y la línea de transmisión de prueba, respectivamente, y luego procesa la señal de la forma de onda tdr.

2.4 métodos de propagación de pulsos cortos

El principio de prueba de propagación de pulso corto (spp) es medir dos líneas de transmisión de diferentes longitudes, como 30 mm y 100 mm, y extraer el coeficiente de atenuación del parámetro y la constante de fase midiendo la diferencia entre las dos líneas de transmisión. Este método minimiza los efectos de los conectores, cables, sondas y osciladores. Con instrumentos TDR de alto rendimiento y redes de formación de impulsos (ifn), la frecuencia de prueba puede alcanzar los 40 ghz.

2.5 método de pérdida de inserción diferencial TDR de un solo extremo

El método de pérdida diferencial tdrto de un solo extremo (set2dil) es diferente del método de pérdida diferencial VNA de cuatro puertos. La respuesta escalonada TDR se transmite a la línea de transmisión diferencial y el extremo de la línea de transmisión diferencial se corta. El rango de frecuencia de medición típico del método set2dil es de 2 GHz a 12 ghz, y la precisión de medición se ve afectada principalmente por el retraso inconsistente del cable de prueba y el desajuste de Resistencia del componente medido. La ventaja del método set2dil es que no es necesario utilizar el costoso VNA de 4 puertos y sus componentes calibrados, y la longitud de la línea de transmisión del componente probado es solo la mitad de la del método vna. El componente de calibración tiene una estructura simple y un tiempo de calibración muy reducido, por lo que es muy adecuado para pruebas por lotes en la fabricación de pcb.

3. equipo de prueba y resultados de la prueba

La placa de prueba set2dil, la placa de prueba spp y la placa de prueba TRL multilínea están hechas de CCL con una constante dieléctrica de 3,8, una pérdida dieléctrica de 0008 y una lámina de cobre rtf, respectivamente. El equipo de prueba es un monitor de muestreo dsa8300 y un analizador de red vectorial e5071c; Los resultados de la prueba de pérdida de inserción diferencial de cada método se muestran en la tabla 2.

4. nota final

Este artículo presenta principalmente varios métodos de medición de la pérdida de señal de la línea de transmisión de pcb. Debido a los diferentes métodos de prueba utilizados y los diferentes valores de pérdida de inserción medidos, los resultados de la prueba no se pueden comparar directamente en el nivel. Por lo tanto, es necesario seleccionar la tecnología de prueba de pérdida de señal adecuada de acuerdo con las ventajas y limitaciones de varios métodos técnicos y sus propios requisitos.