PCB Tecnico - Tecnologia di controllo dell'impedenza del cablaggio differenziale PCB

Confronto di due metodi di prova TDR differenziale della scheda PCB

Metodo uno: metodo di prova vero cattivo

Segnale passo A e segnale passo B sono una coppia di segnali passo differenziali che hanno direzioni opposte, ampiezza uguali e sono emessi allo stesso tempo.

Non solo vediamo il segnale differenziale di passo sul dispositivo differenziale TDR, ma quando osserviamo la coppia di segnali di passo con un oscilloscopio in tempo reale, possiamo confermare che si tratta di un segnale differenziale reale. Poiché l'impulso passo TDR iniettato nel DUT (dispositivo in prova) è un segnale differenziale, il dispositivo TDR può misurare direttamente l'impedenza caratteristica della linea differenziale.

Utilizzando segnali differenziali di passo per il vero test differenziale TDR, il maggior vantaggio per gli utenti è che è possibile ottenere la messa a terra virtuale.

Poiché la linea differenziale e il segnale differenziale sono bilanciati, il punto di tensione centrale del segnale differenziale e il piano di terra sono lo stesso potenziale, quindi quando il segnale differenziale passo viene utilizzato per il test differenziale TDR, non c'è bisogno di terra finché il canale A e il canale B sono tenuti insieme. Puoi usare la DUT.

Metodo 2: "Superposizione" (pseudo differenza)

Il segnale di passo A e il segnale di passo B non vengono colpiti contemporaneamente e le direzioni non sono opposte, quindi il segnale di passo iniettato nel DUT non è affatto un segnale differenziale.

Sullo schermo di questo dispositivo "pseudo-differenziale TDR", di solito è regolato dal software manuale, in modo che il segnale passo che vediamo viene emesso nello stesso momento e nella direzione opposta. Ma se usiamo un oscilloscopio in tempo reale per osservare questi impulsi a due passi, possiamo vedere la forma d'onda come mostrato nella Figura 9. Possiamo vedere la relazione temporale in tempo reale tra i due impulsi di passo, c'è una differenza di tempo di 2us.

In altre parole, questi segnali a due passi non sono segnali differenziali. Tale impulso passo TDR è chiamato un segnale pseudo-differenziale, perché in realtà non implementa un processo di trasmissione del segnale differenziale ad alta velocità, cioè, l'ampiezza è uguale ma la direzione è opposta.

Pertanto, questo metodo non può misurare direttamente l'impedenza differenziale del DUT e può simulare la prova di impedenza differenziale solo mediante calcolo software. Sul dispositivo TDR, le 2 ampiezze calcolate sono uguali e si ottiene la polarità dell'impulso di passo opposto. La limitazione di questa prova differenziale TDR consiste nel fatto che non è possibile realizzare l'interazione simultanea tra segnali differenziali e che non è possibile ottenere la messa a terra virtuale e, quando si esegue una prova differenziale TDR, le sonde del canale A e del canale B devono disporre di punti di messa a terra indipendenti.

Tuttavia, la posizione di connessione di solito non si trova vicino alla linea differenziale effettiva all'interno della scheda PCB, il che rende impossibile misurare l'effettivo cablaggio differenziale all'interno della scheda PCB. Al fine di risolvere il problema dell'apparecchiatura TDR "pseudo-differenziale" che è difficile realizzare la misura differenziale TDR del cablaggio effettivo all'interno della scheda PCB, il produttore generale di PCB realizzerà un circuito di prova differenziale della striscia di cablaggio con la posizione di connessione intorno al PCB, che è chiamato "coupon". La figura 10 è una scheda PCB tipica, la parte superiore è il "coupon" di prova e la parte inferiore è la linea solida all'interno del circuito stampato. Per facilitare il collegamento della sonda, la distanza tra i punti di prova è generalmente molto grande, fino a 100mil (2,54 mm), che supera notevolmente la distanza tra le linee differenziali.

Allo stesso tempo, la posizione della connessione è accanto al punto di prova e la spaziatura è anche 100mil.

due. Limiti e differenze della prova "coupon"

La differenza tra il "coupon" di prova e il cablaggio effettivo sulla scheda: 1. Anche se la spaziatura di linea e la larghezza di linea sono le stesse, la spaziatura del punto di prova del "coupon" è fissata a 100mil (il valore iniziale) la spaziatura del pin del dual-row IC in linea ), che è diversa dalla fine della linea solida (cioè pin chip) nella scheda. Con l'aspetto dei pacchetti QFP, PLCC e BGA,

Il passo di piombo del chip è molto più piccolo del passo del pacchetto IC dual in linea (cioè, il passo dei punti di prova "campione"). 2. La linea "coupon" è una linea retta ideale, mentre la linea solida nel bordo è spesso curva e diversificata.

I progettisti di PCB e il personale di produzione di PCB possono facilmente idealizzare la linea "coupon", ma il cablaggio effettivo sul PCB causerà il cablaggio irregolare a causa di vari fattori. 3. La posizione della linea solida all'interno del "coupon" e l'intera scheda PCB è diversa. Il "coupon" si trova sul bordo della scheda PCB e viene solitamente rimosso dal produttore nella fabbrica di schede PCB.

Le posizioni di cablaggio effettive nel circuito stampato variano, alcuni sono vicino al bordo del circuito stampato e alcuni sono situati al centro del circuito stampato.

A causa del terzo, il "coupon" è diverso dalla linea solida sulla posizione della scheda PCB. Attualmente, le schede PCB sono progettate con cablaggio multistrato, che deve essere soppresso in produzione. Quando la scheda PCB viene premuta, la pressione in diverse posizioni sulla scheda non può essere la stessa, quindi la costante dielettrica della scheda PCB in diverse posizioni è spesso diversa e l'impedenza caratteristica è naturalmente anche diversa. Si può vedere che il test TDR del "coupon" sul PCB non può riflettere pienamente la vera impedenza caratteristica del cablaggio effettivo nel PCB. Che si tratti di un produttore di schede PCB o di un progettista di circuiti ad alta velocità, il produttore spera di eseguire direttamente il test TDR della scheda PCB sul circuito differenziale ad alta velocità reale per ottenere le informazioni sull'impedenza caratteristica più accurate.

Le ragioni principali che ostacolano l'effettiva sperimentazione sono le seguenti:

È difficile trovare il punto di terra di una sonda TDR differenziale e i progettisti di PCB ad alta velocità non impostano una linea di punto di terra a passo fisso vicino alla fine della linea (cioè pin chip) quando progettano differenziale ad alta velocità.

sei. Quando discutiamo il metodo di prova differenziale TDR, abbiamo imparato che se il segnale di passo inviato dal dispositivo TDR è un segnale differenziale, la messa a terra virtuale può essere raggiunta, cioè, il rivelatore differenziale TDR non ha bisogno di essere messo a terra dalla scheda PCB che viene testata.

Finché c'è una sonda TDR differenziale con spaziatura regolabile nella mano del tester, la prova può essere completata. La figura 11 è una sonda TDR differenziale con una larghezza di banda fino a 18 GHz nel caso di test TDR differenziale.

La sua spaziatura della sonda può essere regolata continuamente tra 0,5 mm e 4,5 mm, anche quando si prova un punto di prova più piccolo della punta di una penna a sfera, può essere facilmente completato con una mano. Poiché la sonda ha una larghezza di banda fino a 18 GHz, è possibile ottenere un'alta risoluzione di prova e la Figura 12 è il risultato del test della linea differenziale "coupon". La forma d'onda rossa è il risultato iniziale della prova del "coupon", seguito dalla piccola striscia sulla linea (la parte mostrata nel cerchio rosso), e quindi la prova viene eseguita per ottenere il risultato della prova, come la forma d'onda bianca. Si può vedere che la piccola discontinuità di impedenza causata dall'adesivo è chiaramente riflessa anche dalla sonda differenziale TDR ad alta larghezza di banda. Il vero dispositivo differenziale TDR ha una sonda differenziale ad alta larghezza di banda per il test di impedenza funzionale differenziale PCB. Non è necessario trovare la posizione di connessione sulla scheda PCB. Finché la sonda è regolata alla distanza appropriata, il cablaggio differenziale reale può essere facilmente rilevato nella scheda PCB.