Tecnología de PCB - Especificación de la tecnología de ensayo basada en el diseño de interconexión de PCB de alta velocidad

Placa de circuito impresoDiseño de interconexión La tecnología incluye pruebas, Simulation and various relevant Standards, Entre ellos, la prueba es un método para verificar los resultados de la simulación.. Los buenos métodos y métodos de ensayo garantizan el diseño y el análisis Placa de circuito impreso Interconexión. Para probar la forma de onda de la señal tradicional, La principal preocupación es la longitud del plomo de la sonda para evitar la introducción de ruido innecesario en el plomo.. Este trabajo discute principalmente la nueva aplicación y desarrollo de la tecnología de prueba de interconexión.

En los últimos años, con el aumento de la velocidad de la señal, los sujetos de prueba han cambiado significativamente. Ya no se limita al osciloscopio tradicional para probar la forma de onda de la señal. El ruido de puesta a tierra de la fuente de alimentación, el ruido de conmutación sincrónica (SSN) y el nerviosismo (nerviosismo) se han convertido gradualmente en el Centro de atención de los ingenieros de diseño de interconexión de Placa de circuito impreso. Algunos instrumentos en el campo de la radiofrecuencia se han utilizado en el diseño de interconexión de Placa de circuito impreso. Los instrumentos de ensayo utilizados comúnmente en el diseño de la interconexión de Placa de circuito impreso incluyen el analizador de espectro, el analizador de red, el osciloscopio y varias sondas y abrazaderas utilizadas por estos instrumentos. Con el fin de adaptarse al aumento de la velocidad de la señal, el uso de estos instrumentos de prueba ha cambiado mucho. En este trabajo, los instrumentos de prueba se utilizan como herramientas. El diseño de la interconexión de Placa de circuito impreso y el desarrollo de la tecnología de prueba se introducen principalmente de los siguientes aspectos.

1. Método de ensayo y calibración

2.. Método de modelado de componentes pasivos

3.. Prueba de integridad de la fuente de alimentación

4. Método de ensayo del nerviosismo de la señal del reloj

Al final de este artículo, el desarrollo de la tecnología de prueba en el futuro se presentará brevemente en relación con la Conferencia de diseño de 2005, que acaba de concluir.

Método de calibración

El método de calibración del analizador de red es el más estricto entre los tres instrumentos de medición comunes, seguido por el analizador de espectro, el método de calibración del osciloscopio es el más simple. Por lo tanto, este artículo discute principalmente el método de calibración del analizador de red. Hay tres métodos de calibración comunes para el analizador de red: thru, TRL y solt.

Hay tres maneras, a través de, TRL y solt

La esencia de thru es la normalización. Durante la calibración, el analizador de red registra los resultados de las pruebas del aparato (s21 c). En la prueba real, el resultado de la prueba (s21 m) se divide directamente por s21 C para obtener el resultado de la prueba de DUT (s21 a). La calibración descuida el desajuste en el aparato de prueba y la reflexión causada por el acoplamiento electromagnético en el espacio, por lo que tiene la precisión de calibración más baja. Este método de calibración se puede utilizar cuando sólo se prueba s21 y la precisión de la prueba no es alta.

En las estructuras no coaxiales, como los Placa de circuito impreso, a veces es necesario probar las características de las trazas, los orificios y los conectores. En este caso, los proveedores de instrumentos de ensayo no proporcionan componentes de calibración estándar, por lo que es difícil para los probadores fabricar componentes de calibración tales como circuitos abiertos, cortocircuitos y cargas coincidentes en los puertos de calibración de ensayo, por lo que no se puede realizar la calibración tradicional de Salt. La ventaja de utilizar la calibración TRL es que no se requieren componentes de calibración estándar, y el puerto de calibración de ensayo se puede extender a la posición deseada. En la actualidad, la calibración TRL se ha utilizado ampliamente en las pruebas estructurales de Placa de circuito impreso.

Solt se considera generalmente un método de calibración estándar. Hay 12 parámetros de error de calibración en el modelo de calibración. Los errores se calibran utilizando cortocircuitos, circuitos abiertos, cargas y pases. Dado que los proveedores de equipos de ensayo suelen proporcionar sólo componentes de calibración coaxiales, el método de calibración solt no puede utilizarse en estructuras no coaxiales.

Los tres métodos de calibración anteriores se pueden analizar en detalle a través del diagrama de flujo de la señal, donde cada parámetro de error tiene el parámetro correspondiente en el diagrama de flujo de la señal. A través del diagrama de flujo de la señal, usted puede entender claramente la sensibilidad de error de varios métodos de calibración, para entender el rango de error de la prueba real. Un punto a tener en cuenta aquí es que cinco parámetros de error se ignoran en el modelo de calibración, incluso si se utiliza el método estándar de calibración solt. En condiciones normales, estos cinco parámetros de error no afectarán a la precisión de calibración. Sin embargo, la calibración no puede llevarse a cabo si no se presta atención al diseño del aparato de calibración durante su uso.

El analizador de espectro proporciona una fuente estándar para la calibración. Al calibrar, sólo necesita conectar la fuente estándar interna al puerto de entrada a través del aparato de prueba. El tiempo de calibración es de aproximadamente 10 minutos. La calibración del osciloscopio es más simple. Conecte la sonda a la fuente estándar interna y confirme. La calibración toma aproximadamente un minuto.

Ensayo y modelado de componentes pasivos

Con el aumento de la velocidad de la señal, los dispositivos pasivos desempeñan un papel cada vez más importante en el enlace de la señal. La precisión del análisis de simulación del rendimiento del sistema se determina generalmente por la precisión del modelo de dispositivo pasivo. Por lo tanto, la prueba y el modelado de componentes pasivos se han convertido gradualmente en una parte importante del diseño de interconexión de Placa de circuito impreso de los proveedores de equipos. Los componentes pasivos comunes son los siguientes:

1. Conector

2. Placa de circuito impreso traces and A través del agujero

3. Capacitancia

4. Inductancia (cuentas magnéticas)

En el diseño de la integridad de la señal de alta velocidad, el conector tiene la mayor influencia en el enlace de la señal. Para los conectores de alta velocidad que se utilizan a menudo, la práctica habitual es hacer el aparato de calibración de acuerdo con el método de calibración TRL, y llevar a cabo el modelo de prueba del conector para llevar a cabo el análisis de simulación. El método de modelado de pruebas para trazas de Placa de circuito impreso y a través de agujeros es similar al del conector. La calibración TRL también se utiliza para mover el puerto de prueba a la ubicación deseada y luego probar el modelado.

El modelo capacitivo se utiliza en el análisis de la integridad de la señal y, lo que es más importante, en el análisis de la integridad de la Potencia. Los instrumentos de modelado de Capacitancia comúnmente utilizados en la industria son el analizador de impedancia y el analizador de red, que son adecuados para diferentes bandas de frecuencia. El analizador de impedancia es adecuado para la Sección de baja frecuencia y el analizador de red es adecuado para la Sección de alta frecuencia. Si el analizador de red se utiliza para probar la integridad de la Potencia en la prueba real, se recomienda utilizar el analizador de red en toda la banda de frecuencia del modelado capacitivo para asegurar la consistencia del modelado y la aplicación. Debido a que la impedancia del condensador es muy pequeña, el modo paralelo se utiliza generalmente en el modelado con analizador de red. En la actualidad, el problema no resuelto en el modelado de condensadores industriales es cómo eliminar el acoplamiento entre la abrazadera y el condensador, reduciendo así la influencia de la abrazadera en los resultados del modelado.

En el diseño tradicional de la fuente de alimentación, los inductores (cuentas magnéticas) se utilizan generalmente para aislar la fuente de alimentación para reducir la interferencia acústica. En el diseño real, la Inductancia aislada (cuentas magnéticas) se elimina generalmente y el ruido de la fuente de alimentación se reduce. Esto se debe a que los inductores (cuentas magnéticas) resuenan con otros conjuntos de filtros. Para evitar esta situación, es necesario modelar y simular la Inductancia (cuentas magnéticas) para evitar la resonancia. El analizador de red también se utiliza para modelar inductores (cuentas magnéticas) comúnmente utilizados en la industria. El método es similar al modelado capacitivo. La diferencia radica en el modelado en serie de inductores y condensadores.

El modelado de estos componentes pasivos se utiliza principalmente para la integridad de la señal y la integridad de la Potencia. En los últimos años, el análisis de simulación del IME se ha desarrollado gradualmente, y el modelado de pruebas de componentes pasivos del IME se ha convertido gradualmente en el diseño de la interconexión de Placa de circuito impreso. Concentración La figura 1 muestra la curva de impedancia del condensador.

Ensayo de integridad de la fuente de alimentación

Con el aumento de la Potencia del CHIP y la disminución de la tensión de funcionamiento, el ruido de la fuente de alimentación se convierte gradualmente en el objeto de preocupación en el diseño de la interconexión de Placa de circuito impreso. Desde el punto de vista de los objetos de prueba, la prueba de integridad de la Potencia puede dividirse en dos pasos: la prueba de características del sistema de potencia y la prueba de ruido de puesta a tierra de la Potencia. El primero es probar el rendimiento de la fuente de alimentación del sistema (prueba pasiva), el segundo es probar directamente el ruido de puesta a tierra de la fuente de alimentación (prueba activa). El ruido de conmutación sincrónica también puede clasificarse como ruido de puesta a tierra de la fuente de alimentación.

El analizador de red se utiliza generalmente para probar el rendimiento del sistema de energía. Los objetos de prueba son la auto - impedancia y la Impedancia de transmisión del sistema de energía. En general, la impedancia del sistema de potencia es mucho menor que la del sistema de análisis de red (50 ohmios), por lo que sólo necesita calibrar durante la prueba. La impedancia del sistema de potencia se puede obtener mediante la fórmula s21 = z / 25. La figura 2 muestra las características de la Impedancia de potencia de un solo tablero.

Puede utilizar un analizador de espectro y un osciloscopio para probar el ruido de la fuente de alimentación. El puerto de entrada del analizador de espectro no se puede conectar al componente DC. Por lo tanto, cuando se pruebe el ruido de la fuente de alimentación, el bloqueo DC debe estar conectado en serie en el aparato de ensayo. La Impedancia de entrada del analizador de espectro es de 50 ohmios y la Impedancia de la red de puesta a tierra de la fuente de alimentación es generalmente de nanoohmios, por lo que el aparato de ensayo no afectará al sistema de ensayo. La Impedancia de entrada del osciloscopio varía con diferentes ajustes. Tomando como ejemplo el tektronix tds784, la frecuencia de corte de baja frecuencia varía con el modo de acoplamiento y la impedancia del sistema.

Todos los métodos anteriores prueban el ruido de puesta a tierra de la fuente de alimentación en un solo tablero, pero lo que realmente afecta el trabajo del chip es el ruido de puesta a tierra de la fuente de alimentación en el chip. En este caso, es necesario utilizar la prueba de ruido de conmutación sincrónica para determinar el ruido de puesta a tierra de la fuente de alimentación en el chip. Supongamos que el chip tiene n puertos io, uno de los cuales permanece estático y el otro n - 1 se voltea simultáneamente para probar la forma de onda de la señal en la red estática, es decir, el ruido de conmutación sincrónica. El ruido de conmutación sincrónica incluye el ruido de la fuente de alimentación y la tierra, as í como la conversación cruzada entre diferentes señales en el paquete. No hay manera de hacer una distinción completa entre los dos.

Ensayo de nerviosismo de la señal del reloj

En algunos productos de gama alta, el nerviosismo se ha convertido gradualmente en un indicador importante del rendimiento del producto. Aquí sólo se describe brevemente cómo utilizar el analizador de espectro para probar el nerviosismo de la señal del reloj y la posición del problema. La prueba de nerviosismo de la señal de datos no está involucrada temporalmente.

En la mayoría de los sistemas, los relojes son generados por osciladores de cristal o bucles de fase bloqueada. La prueba de nerviosismo de la señal del reloj es relativamente simple, no necesita equipo de prueba de alta gama, puede utilizar el analizador de espectro ordinario para localizar el problema. El espectro de frecuencia de la señal de reloj ideal es un espectro discreto limpio, sólo el componente de múltiplos de frecuencia de reloj. Si la señal del reloj tiembla, los lóbulos laterales aparecen cerca de estos multiplicadores, y el nerviosismo es proporcional a la Potencia de estos lóbulos laterales.

El método específico para probar el nerviosismo del reloj con el analizador de espectro es encontrar el punto de prueba en el enlace de la señal del reloj, conectar la señal al analizador de espectro a través del bloqueo DC, y observar el resultado de la prueba. Dado que el aparato de ensayo es un sistema lineal, no es necesario preocuparse por generar nuevos componentes espectrales. Como se mencionó anteriormente, los relojes son generados por osciladores de cristal o bucles de fase bloqueada. En este caso, la razón importante para introducir el nerviosismo del reloj es el ruido de la fuente de alimentación del Oscilador de cristal o pll. La causa del nerviosismo del reloj se puede determinar básicamente comparando el ruido de alimentación del Oscilador de cristal o bucle de fase bloqueada obtenido por el método anterior con el lóbulo lateral en el espectro del reloj. La solución a este problema es rediseñar el circuito de filtro del Oscilador de cristal o pll de acuerdo con el lóbulo lateral del espectro del reloj. Por lo general, estos problemas se pueden resolver mediante una selección razonable de condensadores de filtro.

Orientación técnica del Congreso de diseño de 2005

Designcon es la primera reunión anual en el campo de la tecnología de interconexión. En la Conferencia de diseño de este año, 2005, las principales tendencias de desarrollo tecnológico son las siguientes:

1. En la industria se han utilizado muchas aplicaciones para la simulación y prueba de la integridad de la Potencia pura, lo que ya no es difícil de analizar.

2. El modelado de condensadores e inductores (cuentas magnéticas) ha sido ampliamente utilizado en la industria, y su método ha sido relativamente perfecto.

3. El énfasis en el diseño de la interconexión de Placa de circuito impreso se ha desplazado a la encapsulación, y el análisis a nivel de tablero se ha vuelto más maduro. Al mismo tiempo, la simulación y el ensayo del ruido de conmutación se han convertido gradualmente en una preocupación de la industria.

4. Los métodos y normas de ensayo del nerviosismo se han convertido gradualmente en una preocupación de la industria. En la Conferencia, muchos proveedores de equipos de prueba presentaron sus propios Analizadores de Jitter.

Resumen

This article briefly introduces Este current test objects and test methods in the field of Placa de circuito impresoDiseño de interconexión. Con el aumento continuo de la velocidad de la señal, Algunos nuevos contenidos de prueba aparecen gradualmente, Incluido el ruido de la fuente de alimentación y la puesta a tierra, Modelado de dispositivos pasivos, Nerviosismo, Espera un minuto.. Sobre la base de su propia experiencia laboral, el autor propone un método de ensayo para estos nuevos contenidos de ensayo.. En la medición tradicional de la forma de onda de la señal, La longitud del cable de tierra debe reducirse para evitar el acoplamiento de la fibra de cola al ruido y reducir la precisión de la medición.. El futuro Placa de circuito impreso Interconexión design, Debido al aumento de la frecuencia de funcionamiento de la señal, El enfoque se trasladará al paquete de chips, Las técnicas de ensayo y modelado pertinentes serán el Centro de atención.