Technologie PCB - Technologie de contrôle d'impédance pour lignes de distribution différentielle PCB

Comparaison de deux méthodes de test TDR différentiel de carte PCB

Méthode 1: méthode de test vraiment mauvaise

Le signal de pas a et le signal de pas B sont une paire de signaux de pas différentiels de sens opposés, d'amplitudes égales et émis simultanément.

Non seulement nous voyons un signal de pas différentiel sur un appareil TDR différentiel, mais lorsque nous observons cette paire de signaux de pas avec un oscilloscope en temps réel, nous pouvons confirmer qu'il s'agit d'un vrai signal différentiel. Comme les impulsions de pas TDR injectées dans le dut (dispositif sous test) sont des signaux différentiels, le dispositif TDR peut mesurer directement l'impédance caractéristique de la ligne différentielle.

Un véritable test TDR différentiel avec un signal de pas différentiel, le plus grand avantage pour l'utilisateur est que la mise à la Terre virtuelle peut être réalisée.

Comme la ligne différentielle et le signal différentiel sont équilibrés et que le point de tension central du signal différentiel et le plan de masse sont au même potentiel, la masse n'est pas nécessaire tant que le canal a et le canal B restent ensemble Lorsque le signal différentiel en échelon est utilisé pour le test TDR différentiel. Vous pouvez utiliser le DUT.

Méthode 2: méthode de « superposition » (pseudo - différentielle)

Le signal de pas a et le signal de pas B ne frappent pas simultanément et ne sont pas de sens opposés, de sorte que le signal de pas injecté dans le DUT n'est pas du tout un signal différentiel.

Sur l'écran d'un tel dispositif "TDR pseudo - différentiel", il est généralement réglé par un logiciel manuel, de sorte que le signal de pas que nous voyons est émis simultanément dans des directions opposées. Mais si nous utilisons un oscilloscope temps réel pour observer ces deux impulsions de pas, nous pouvons voir une forme d'onde comme celle représentée sur la figure 9. Nous pouvons voir une relation temporelle en temps réel entre les deux impulsions de pas, avec une différence de temps de 2us.

En d'autres termes, ces deux signaux de pas ne sont pas des signaux différentiels. Cette impulsion de pas TDR est appelée signal pseudo - différentiel car elle ne met pas réellement en oeuvre le processus de transmission de signaux différentiels à grande vitesse, c'est - à - dire d'amplitudes égales mais de sens opposés.

Cette méthode ne permet donc pas de mesurer directement l'impédance différentielle du DUT, mais uniquement de simuler un test d'impédance différentielle par calcul logiciel. Sur le dispositif TDR, les 2 amplitudes calculées sont égales et la polarité des impulsions de pas opposés est obtenue. La limitation d'un tel test TDR différentiel réside dans le fait qu'il n'est pas possible de réaliser une interaction simultanée entre les signaux différentiels, ni une mise à la Terre virtuelle, et que les sondes des canaux a et B doivent avoir leurs propres sites de mise à la terre indépendants lors de l'exécution du test TDR différentiel.

Cependant, la position de connexion n'est généralement pas proche de la ligne de différence réelle à l'intérieur de la carte PCB, ce qui rend impossible la mesure de la ligne de différence réelle à l'intérieur de la carte PCB. Pour résoudre le problème des dispositifs TDR « pseudo - différentiels» qui sont difficiles à mettre en œuvre une mesure TDR différentielle du câblage réel à l'intérieur de la carte PCB, un fabricant de PCB général fait un emplacement de connexion pour tester la carte autour de la ligne de distribution différentielle du PCB, appelé « coupon». La figure 10 est une carte PCB typique, la partie supérieure étant une "tranche" de test et la partie inférieure une ligne continue à l'intérieur de la carte. Pour faciliter la connexion des sondes, la distance entre les points d'essai est généralement très importante, jusqu'à 100 mm (2,54 mm), ce qui dépasse largement la distance entre les lignes différentielles.

Dans le même temps, la position de connexion est à côté du point de test et l'espacement est également de 100 mm.

Deux Limites et différences du test « coupon »

Différence entre le test "test piece" et le câblage réel sur la carte: 1. Bien que l'espacement des lignes et la largeur des lignes soient les mêmes, l'espacement des points d'essai pour les "puces" est fixé à 100 millimètres (valeur initiale) (espacement des broches pour les circuits intégrés à deux colonnes), ce qui est différent de l'extrémité d'une ligne solide (c'est - à - dire les broches de la puce) dans la carte. Avec l'avènement des boîtiers qfp, PLCC et BGA,

L'espacement des fils de la puce est bien inférieur à celui d'un boîtier de circuit intégré à double rangée (c'est - à - dire l'espacement des points de test "échantillon"). 2. La ligne "Coupon" est une ligne droite idéale, tandis que les lignes pleines dans le tableau ont tendance à être courbes et diversifiées.

Les concepteurs de PCB et les producteurs de PCB peuvent facilement idéaliser une ligne de « coupon», mais le câblage réel sur un PCB peut entraîner des irrégularités de câblage en raison de divers facteurs. 3. L'emplacement de la ligne continue à l'intérieur du "Coupon" est différent de l'emplacement de la carte PCB entière. Le « coupon» est situé sur le bord de la carte PCB et est généralement retiré par le fabricant de l'usine de carte PCB.

Les emplacements de câblage réels dans la carte varient, certains près des bords de la carte et d'autres au centre de la carte.

Pour une troisième raison, les « coupons» sont différents des lignes pleines sur l'emplacement de la carte PCB. Actuellement, les cartes PCB sont conçues avec un câblage multicouche, qui doit être supprimé dans la production. Lorsque la carte PCB est pressée, la pression à différents endroits de la carte ne peut pas être la même, de sorte que la constante diélectrique de la carte PCB à différents endroits a tendance à être différente et l'impédance caractéristique est bien sûr différente. On voit que le test TDR d'une "puce d'essai" sur un PCB ne reflète pas complètement l'impédance caractéristique réelle du câblage réel dans le PCB. Qu'il s'agisse d'un fabricant de cartes PCB ou d'un concepteur de circuits à grande vitesse, les fabricants souhaitent effectuer des tests TDR directement sur des circuits différentiels réels à grande vitesse pour obtenir les informations les plus précises sur l'impédance caractéristique.

Les principales raisons qui empêchent les tests pratiques sont les suivantes:

Il est difficile de trouver le point de mise à la terre de la sonde TDR différentielle, et les concepteurs de circuits imprimés à grande vitesse ne configurent pas de lignes de mise à la terre à espacement fixe près des extrémités de la ligne (c. - à - D. les broches de la puce) lors de la conception de la différence à grande vitesse.

Six Avantages du test TDR différentiel true lorsque nous avons discuté de la méthode de test du TDR différentiel, nous avons appris que si le signal de pas émis par le dispositif TDR est un signal différentiel, une mise à la Terre virtuelle peut être réalisée, c'est - à - dire que le détecteur TDR différentiel n'a pas besoin de La mise à la terre de la carte PCB testée.

Tant que le testeur a une sonde TDR différentielle avec un espacement réglable dans la main, le test peut être terminé. La figure 11 est une sonde TDR différentielle avec une bande passante allant jusqu'à 18 GHz dans le cas d'un test TDR différentiel.

Son espacement des sondes peut être ajusté en continu entre 0,5 mm et 4,5 mm, ce qui peut être fait facilement d'une main, même lorsque vous testez des points de test plus petits que la pointe du stylo à bille. Grâce à la bande passante de la sonde jusqu'à 18 GHz, il est possible d'obtenir une résolution de test élevée, la figure 12 étant le résultat d'un test de ligne différentielle "Coupon". La forme d'onde rouge est le résultat du test initial du "Coupon", suivi d'une petite barre sur la ligne (la partie indiquée dans le cercle rouge), puis le test est effectué pour obtenir le résultat du test, par exemple une forme d'onde blanche. On voit que la faible discontinuité d'impédance induite par l'autocollant se traduit également clairement par la sonde TDR différentielle à large bande passante. Un véritable dispositif TDR différentiel dispose d'une sonde différentielle à large bande passante pour les tests d'impédance fonctionnelle différentielle PCB. Il n'est pas nécessaire de rechercher l'emplacement de connexion sur la carte PCB. En ajustant simplement les sondes au pas approprié, une véritable ligne de distribution différentielle peut être facilement détectée dans la carte PCB.