PCB 뉴스 - 몇 가지 PCB 전송선 신호 손실 측정 방법

1. 서문

인쇄회로기판 신호의 완전성은 최근 몇 년 동안 화제가 되었다. 국내에는 이미 많은 연구 보고서가 PCB 신호의 완전성에 영향을 주는 요소에 대해 분석을 진행했지만, 신호 손실 테스트 기술의 현황에 대해서는 거의 소개되지 않았다.

PCB 전송선의 신호 손실은 재료의 도체 손실과 개전 손실에서 비롯되며, 동박 저항, 동박 거친도, 복사 손실, 저항 미스매치, 교란 등의 요소의 영향도 받는다.공급망에서 CCL과 PCB 택배 공장의 검수 지표는 개전 상수와 개전 손실을 채택한다.PCB 택배 공장과 단말기 사이의 지표는 일반적으로 임피던스와 삽입 손실을 채택한다.

고속 PCB의 설계와 응용에 있어서 어떻게 신속하고 효과적으로 PCB 전송선의 신호 손실을 측정할 것인가는 PCB 설계 매개변수의 설정, 시뮬레이션 디버깅 및 생산 과정 제어에 중요한 의미를 가진다.

2. PCB 삽입 손실 테스트 기술 현황

현재 업계에서 사용되는 PCB 신호 손실 측정 방법은 사용되는 기기에 따라 분류되며, 시간 도메인 또는 주파수 기반 두 종류로 나눌 수 있습니다.시역 테스트 장비는 시역 반사기(TDR) 또는 시역 전송기(TDT)입니다.주파수 측정기는 벡터 네트워크 분석기(VNA)다.ipC-TM650 테스트 규범에서 PCB 신호 손실 측정은 주파수 대역법, 유효 대역폭법, 루트 펄스 에너지법, 짧은 펄스 전파법, 단일 TDR 차분 삽입 손실법 등 다섯 가지 테스트 방법을 추천했다.

2.1 주파수 대역법

주파수 대역법은 주로 벡터 네트워크 분석기를 이용하여 전송선의 S 매개변수를 측정하고, 삽입 손실 값을 직접 읽은 다음, 평균 삽입 손실의 의합 기울기를 이용하여 특정 주파수 범위(예: 1GHz~5GHz) 내판의 통과/실패를 측정한다.

주파수 측정 정밀도의 차이는 주로 교정 방법에서 비롯된다.교정 방법에 따라 SLOT(단선 개로), 다선 TRL(직선 반사선), Ecal(전자 교정) 등으로 세분화할 수 있다.

SLOT는 일반적으로 12 개의 오차 교정 모델 매개변수가 있는 표준 교정 방법으로 간주됩니다. SLOT의 교정 방식은 교정 부품에 의해 결정됩니다. 측정 장비 제조업체는 높은 교정을 제공하지만 교정이 비싸고 일반적으로 동축 환경에만 적용됩니다.교정 시간이 많이 소모되고 수량이 증가하고 기하학적으로 증가함에 따라

다중 선 TRL은 주로 비동축 교정 측정에 사용됩니다[6].TRL 교정 어셈블리는 사용자가 사용하는 송전선로 재료 및 테스트 빈도를 기반으로 설계 및 제조됩니다.SLOT보다 다선 TRL의 설계 및 제조가 쉽지만 측정 포트 수가 증가함에 따라 다선 TRL의 교정 시간도 기하급수적으로 증가합니다.

교정에 소요되는 시간을 해결하기 위해 측정 장비 제조업체는 Ecal 전자 교정 방법을 도입했습니다. [7]Ecal은 주로 원래 교정 부품에 의해 결정되는 변속기 표준입니다.이 동시에 테스트 케이블의 안정성, 테스트 클램프의 중복성 및 테스트 주파수의 삽입 알고리즘도 테스트에 영향을 미쳤다.일반적으로 참조 서피스를 테스트 케이블의 끝까지 전자 교정 슬라이스로 교정한 다음 고정장치를 포함하여 고정장치의 케이블 길이를 보상합니다.

차동 전송선 삽입 손실을 예로 들면, 세 가지 교정 방법의 비교는 표 1과 같다.

2.2 유효한 대역폭 방법

？？유효 대역폭(EBW)은 엄밀히 말하면 전송선 손실에 대한 정성 측정이다.삽입 손실의 정량 값을 제공하지 않고 EBW라는 매개변수를 제공합니다.유효 대역폭 방법은 TDR을 통해 특정 상승 시간의 계단식 신호를 전송선으로 전송하고, TDR 기기와 측정된 부품의 연결 후 상승 시간의 기울기를 측정하여 MV/s 단위로 손실인자로 확정한다.대신, 전송선의 표면에서 표면 또는 계층에서 계층으로의 손실 변화를 식별하는 데 사용할 수 있는 상대적 총 손실 계수를 결정했습니다 [8].기울기는 계측기에서 직접 측정할 수 있기 때문에 유효대역폭법은 인쇄회로기판의 대규모 생산 테스트에 자주 사용된다.

2.3 루트 펄스 에너지법

？？Root-ImPulse Energy(RIE) 방법은 일반적으로 TDR 기기를 사용하여 손실선을 참조하고 전송선을 테스트하는 TDR 파형을 각각 얻은 다음 TDR 파형을 신호 처리합니다.

2.4 짧은 펄스 전파 방법

짧은 펄스 전파(SPP) 테스트 원리는 30mm와 100mm와 같은 두 개의 서로 다른 길이의 전송선을 측정하고 두 전송선 사이의 차이를 측정하여 매개변수 감쇠 계수와 위상 상수를 추출하는 것이다.이 방법은 커넥터, 케이블, 프로브 및 오실로스코프의 영향을 최소화합니다.고성능 TDR 기기와 펄스 형성 네트워크(IFN)를 적용해 최대 40GHz까지 테스트 주파수를 낼 수 있다.

2.5 단일 TDR 차분 삽입 손실법

단일 TDRto 차등 손실 방법(SET2DIL)은 4포트 VNA 차등 손실 방법과 다릅니다.TDR 단계 응답은 차동 전송선으로 전송되며 차동 전송선 끝에 단락이 발생합니다.SET2DIL 방법의 일반적인 측정 주파수 범위는 2GHz~12GHz이며, 측정 정밀도는 테스트 케이블의 지연 불일치와 측정된 부품의 임피던스 미스매치의 영향을 주로 받는다.SET2DIL 메서드의 장점은 값비싼 4포트 VNA와 교정 구성 요소를 사용할 필요가 없으며 테스트된 구성 요소의 전송선 길이가 VNA 메서드의 절반에 불과하다는 것입니다.교정 컴포넌트는 구조가 간단하고 교정 시간도 크게 단축되어 PCB 제조의 대량 테스트에 적합합니다.

3. 시험설비 및 시험결과

SET2DIL 테스트보드, SPP 테스트보드, 다선 TRL 테스트보드는 각각 개전 상수 3.8, 개전 손실 0.008의 CCL과 RTF 동박으로 만들어졌다.테스트 장비는 DSA8300 샘플링 오실로스코프 및 E5071C 벡터 네트워크 분석기입니다.각 방법의 차등 삽입 손실에 대한 테스트 결과는 표 2와 같다.

4, 꼬리 주석

이 글은 주로 PCB 전송선 신호 손실의 몇 가지 측정 방법을 소개했다.사용된 테스트 방법에 따라 측정된 삽입 손실 값이 다르기 때문에 테스트 결과를 직접 수평 비교할 수 없습니다.따라서 각종 기술 방법의 장점과 한계, 각자의 요구에 따라 적합한 신호 손실 테스트 기술을 선택할 필요가 있다.