Technologie PCB - Comment analyser l'impédance et les pertes d'un PCB

L'impédance et les pertes de PCB sont très importantes pour la transmission de signaux à grande vitesse et sont essentielles à l'assurance de la qualité de l'usine de PCB. Pour analyser un canal de transmission aussi complexe, nous pouvons étudier son effet sur le signal par la réponse impulsionnelle du canal de transmission.

La réponse impulsionnelle du circuit peut être obtenue par l'émission d'impulsions étroites. L'impulsion étroite idéale devrait être une impulsion étroite avec une largeur infiniment étroite et une amplitude très élevée. Lorsque cette impulsion étroite se propage le long de la ligne de transmission, l'impulsion sera étendue. La forme de l'impulsion d'étalement est liée à la réponse de la ligne. Mathématiquement, nous pouvons convolutionner la réponse impulsionnelle du canal avec le signal d'entrée pour obtenir la forme d'onde du signal après sa transmission à travers le canal. La réponse impulsionnelle peut également être obtenue à partir de la réponse en échelon du canal. Puisque la différenciation de la réponse en échelon est une réponse impulsionnelle, les deux sont équivalentes.

Il semble que nous ayons trouvé une solution à ce problème, mais dans la pratique, il n'y a idéalement pas d'impulsions étroites ou de signaux de pas infiniment raides. Non seulement ils sont difficiles à générer, mais la précision n'est pas facile à contrôler, donc beaucoup plus dans les tests réels. Le sol est testé à l'aide d'ondes sinusoïdales pour obtenir une réponse dans le domaine fréquentiel et une réponse dans le domaine temporel est obtenue par le logiciel du système de test de couche physique correspondant. Par rapport aux autres signaux, les ondes sinusoïdales sont plus faciles à produire et leur précision en fréquence et en amplitude est plus facile à contrôler. Un analyseur de réseau vectoriel (vna) peut mesurer avec précision les caractéristiques de réflexion et de transmission d'un canal de transmission à différentes fréquences par balayage sinusoïdal dans une gamme de fréquences allant jusqu'à plusieurs dizaines de GHz. La plage dynamique est supérieure à 100 db, de sorte que la haute vitesse moderne est principalement mesurée à l'aide d'Analyseurs de réseaux vectoriels lors de l'analyse des canaux de transmission.

Les caractéristiques de réflexion et de transmission du système testé sur des ondes sinusoïdales de fréquences différentes peuvent être exprimées en paramètres S. Le paramètre s décrit les caractéristiques de transmission et de réflexion des ondes sinusoïdales de différentes fréquences. Si nous pouvons obtenir les propriétés de réflexion et de transmission d'un canal de transmission sur des ondes sinusoïdales de fréquences différentes, nous pouvons théoriquement prédire l'effet d'un signal numérique réel après son passage dans ce canal de transmission, car le signal numérique réel peut être considéré comme causé par le domaine fréquentiel. Il est composé de nombreuses ondes sinusoïdales de fréquences différentes.

Pour une ligne de transmission à extrémité unique, elle contient 4 paramètres S: S11, s22, s21, s12. S11 et s22 reflètent respectivement les caractéristiques de réflexion des ondes sinusoïdales de fréquences différentes du port 1 et du Port 2, s21 reflète les caractéristiques de transmission des ondes sinusoïdales de fréquences différentes du port 1 au Port 2 et s12 reflète les caractéristiques de réflexion du Port 2 au port 1. Caractéristiques de transmission des ondes sinusoïdales de fréquences différentes. Pour une ligne de transmission différentielle, le paramètre s est plus complexe puisqu'il y a 4 ports au total, soit 16 ports au total. Dans des conditions normales, un analyseur de réseau vectoriel à 4 ports ou plus est utilisé pour mesurer la ligne de transmission différentielle afin d'obtenir son paramètre S.

Si l'on obtient le paramètre 16S de la ligne différentielle mesurée, on obtient de nombreuses caractéristiques importantes de la ligne différentielle. Par exemple, le paramètre sdd21 reflète la caractéristique de perte d'insertion de la ligne différentielle et le paramètre sdd11 reflète sa caractéristique de perte de retour.

Nous pouvons obtenir plus d'informations en effectuant une transformation anti - FFT de ces s paramètres. Par example, la forme d'onde réfléchie dans le domaine temporel (TDR: Time Domain Reflection) est obtenue par transformation des paramètres sdd11. La forme d'onde réfléchie dans le domaine temporel peut refléter les variations d'impédance de la ligne de transmission testée. Nous pouvons également effectuer une transformation inverse FFT du résultat sdd21 de la ligne de transmission pour obtenir sa réponse impulsionnelle et ainsi prédire la forme d'onde ou l'oculogramme des signaux numériques à différents débits après avoir traversé cette paire de lignes différentielles. C'est une information très utile pour les ingénieurs en conception numérique.

On voit que l'analyseur de réseau vectoriel (vna) est utilisé pour mesurer le canal de transmission d'un signal numérique. D'une part, il s'appuie sur des méthodes d'analyse des radiofréquences et des micro - ondes permettant d'obtenir des caractéristiques de canal de transmission très précises dans une gamme de fréquences de quelques dizaines de GHz; D'autre part, d'une part, en effectuant quelques transformations temporelles simples sur les résultats de mesure, nous pouvons analyser les variations d'impédance sur le canal, l'impact sur la transmission du signal réel, etc., aidant ainsi les premiers ingénieurs numériques à déterminer la qualité du fond de panier, des câbles, des connecteurs, des cartes PCB, etc., Sans attendre un problème avec le signal final avant de le traiter à la hâte.