Новости PCB - Несколько методов измерения потерь сигнала в линиях передачи печатных плат

Целостность сигнала печатная плата является горячей темой в последние годы, было много отечественных исследовательских отчетов о влиянии факторов анализа целостности сигнала печатная плата, но статус технологии тестирования потери сигнала редко вводится.

Потери сигнала в линии передачи печатная плата происходят из-за потерь в проводниках и диэлектрических потерях материалов, а также на них влияют сопротивление медной фольги, шероховатость медной фольги, потери на излучение, несоответствие импеданса, перекрестные помехи и другие факторы. В цепочке поставок индекс приемки CCL и завода по экспресс-изготовлению печатных плат принимает диэлектрическую проницаемость и диэлектрические потери. Индекс между заводом по производству печатных плат и терминалом обычно принимает импеданс и вносимые потери.

Для разработки и применения высокоскоростных печатных плат, как быстро и эффективно измерить потери сигнала в линии передачи печатной платы имеет большое значение для настройки параметров конструкции печатная плата, отладки моделирования и управления производственным процессом.

Текущая ситуация с технологией тестирования вносимых потерь на печатная плата

В настоящее время методы измерения потерь сигнала на печатная плата, используемые в промышленности, классифицируются по используемым приборам, которые можно разделить на две категории: во временной области и на основе частоты. Прибор для тестирования во временной области представляет собой рефлектометрию во временной области (TDR) или передачу во временной области (TDT). Прибор для тестирования в частотной области - это векторный анализатор сети (VNA). В спецификации испытаний ipC-TM650 для измерения потерь сигнала на печатная плата рекомендуется использовать пять методов: метод частотной области, метод эффективной полосы пропускания, метод корневой энергии импульса, метод распространения короткого импульса, метод дифференциальных вносимых потерь с помощью однотерминального TDR.

Метод частотной области

Метод частотной области в основном использует векторный анализатор сети для измерения S-параметра линии передачи, непосредственно считывает значение вносимых потерь, а затем использует наклон подгонки средних вносимых потерь для измерения прохода/непрохода пластины в определенном диапазоне частот (например, 1 ГГц ~ 5 ГГц).

Разница в точности измерений методом частотной области в основном обусловлена методом калибровки. В соответствии с различными методами калибровки, он может быть разделен на SLOT (короткая линия-открытая-проходная), многолинейный TRL (проходная-отражающая-линия) и Ecal (электронная калибровка) и т.д.

SLOT обычно считается стандартным методом калибровки, всего 12 параметров модели калибровки ошибок, SLOT способ калибровки определяется калибровки частей, высокая калибровка предоставляется производителем измерительного оборудования, но калибровка является дорогостоящей, и, как правило, применяется только для коаксиальной среды, калибровка занимает много времени и с увеличением числа и геометрического роста.

Многолинейные TRL в основном используются для некоаксиальных калибровочных измерений. Калибровочные компоненты TRL разрабатываются и изготавливаются в соответствии с материалами ЛЭП и частотами испытаний, используемыми пользователями. Хотя многолинейные TRL проще в разработке и производстве, чем SLOT, время калибровки многолинейных TRL также увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением количества измерительных концов.

Чтобы решить проблему длительной калибровки, производители измерительного оборудования внедрили метод электронной калибровки Ecal. Ecal это стандарт передачи данных, и калибровка в основном определяется оригинальными калибровочными деталями. Между тем, стабильность испытательного кабеля, повторяемость испытательного приспособления и алгоритм интерполяции испытательной частоты также оказывают влияние на тест. Как правило, эталонная поверхность сначала калибруется по концу испытательного кабеля с помощью электронной калибровочной детали, а затем длина кабеля компенсируется путем встраивания в приспособление.

В качестве примера взяты вносимые потери дифференциальной линии передачи, сравнение трех методов калибровки приведено в таблице 1.

Метод эффективной пропускной способности

Метод эффективной полосы пропускания (EBW) - это строго качественное измерение потерь в линии передачи α. Он не дает количественного значения вносимых потерь, а представляет собой параметр, называемый EBW. Метод эффективной полосы пропускания заключается в передаче ступенчатого сигнала с определенным временем нарастания в линию передачи через TDR и измерении наклона времени нарастания после соединения между прибором TDR и тестируемой частью, который определяется как коэффициент потерь, в МВ/с. Скорее, это определяет относительный общий коэффициент потерь, который может быть использован для определения изменений потерь в линии передачи от поверхности к поверхности или от слоя к слою. Поскольку крутизну можно измерить непосредственно на приборе, метод эффективной полосы пропускания часто используется для испытаний печатных плат в массовом производстве.

Метод энергии корневого импульса

Метод энергии корневого импульса (RIE) обычно использует приборы TDR для получения формы волны TDR эталонной линии передачи и тестовой линии передачи соответственно, а затем проводит обработку сигнала на форме волны TDR.

Метод распространения коротких импульсов

Принцип испытания на распространение коротких импульсов (SPP) заключается в измерении двух линий передачи разной длины, например 30 мм и 100 мм, и извлечении коэффициента затухания и фазовой постоянной путем измерения разницы между этими двумя линиями передачи. Такой подход сводит к минимуму влияние разъемов, кабелей, пробников и осциллографов. При использовании высокопроизводительных приборов TDR и сети формирования импульсов (IFN) частота испытаний может достигать 40 ГГц.

Метод дифференциальных вносимых потерь одностороннего TDR

Метод дифференциальных вносимых потерь одностороннего TDR (SET2DIL) отличается от метода дифференциальных потерь 4-портового VNA. Ступенчатый отклик TDR передается на дифференциальную линию передачи, а концы дифференциальной линии передачи замыкаются накоротко.Типичный диапазон частот измерения методом SET2DIL составляет 2 ГГц ~ 12 ГГц, а на точность измерения в основном влияют несогласованная задержка тестового кабеля и несоответствие импеданса тестируемых деталей. Преимущество метода SET2DIL заключается в том, что он не требует использования дорогостоящего 4-портового VNA и его калибровочных компонентов, а длина линии передачи тестируемых компонентов составляет лишь половину от длины линии передачи в методе VNA. Калибровочные компоненты имеют простую структуру, а время калибровки также значительно сокращается, поэтому этот метод очень подходит для серийного тестирования при производстве печатная плата.

Испытательное оборудование и результаты испытаний

Плата для испытаний SET2DIL,плата для испытаний SPP и многолинейная печатная плата для испытаний TRL были изготовлены с помощью CCL с диэлектрической проницаемостью 3.8, диэлектрическими потерями 0.008 и медной фольгой RTF соответственно. В качестве испытательного оборудования использовались выборочный осциллограф DSA8300 и векторный анализатор сети E5071C. Результаты тестирования дифференциальных вносимых потерь каждого метода приведены в таблице 2.

примечания

В данной статье представлены несколько методов измерения потерь сигнала в линиях передачи печатная плата.Поскольку используемые методы тестирования различны, измеренные значения вносимых потерь также различны, и результаты тестирования не могут быть непосредственно сравнены по горизонтали.Поэтому необходимо выбрать подходящую технологию тестирования потерь сигнала в соответствии с преимуществами и ограничениями различных технических методов и собственными требованиями.