PCB科技 - 如何分析PCB的阻抗和損耗

阻抗和損耗 印刷電路板 對於高速訊號的傳輸非常重要, 也是品質保證的關鍵 印刷電路板工廠. 為了分析如此複雜的傳輸通道, 我們可以通過傳輸通道的衝擊響應來研究其對訊號的影響.

電路的衝擊響應可以通過傳輸窄脈衝獲得。 理想的窄脈衝應該是寬度無限窄、幅度非常高的窄脈衝。 當窄脈衝沿傳輸線傳播時，脈衝將被擴展。 擴展脈衝的形狀與線路的響應有關。 從數學上講，我們可以將通道的衝擊響應與輸入信號卷積，以獲得通過通道傳輸後的訊號波形。 衝擊響應也可以從通道的階躍響應中獲得。 由於階躍響應的微分是衝擊響應，囙此兩者是等效的。

似乎我們已經找到了解决問題的方法，但在實際情況下，理想情况下不存在窄脈衝或無限陡階躍訊號。 它們不僅難以生成，而且精度也不容易控制，囙此在實際測試中更是如此。 地面是使用正弦波進行測試，以獲得頻域響應，並通過相應的實體層測試系統軟件獲得時域響應。 與其他訊號相比，正弦波更容易生成，其頻率和幅度精度更容易控制。 向量網絡分析儀（VNA）可以通過在高達數十GHz的頻率範圍內的正弦波掃描，精確量測傳輸通道對不同頻率的反射和傳輸特性。 動態範圍超過100dB，囙此在分析現代高速傳輸通道時，主要使用向量網絡分析儀進行量測。

被測系統對不同頻率正弦波的反射和透射特性可以用S參數表示。 S參數描述不同頻率正弦波的透射和反射特性。 如果我們可以獲得不同頻率正弦波的傳輸通道的反射和傳輸特性，理論上我們可以預測真實數位信號通過該傳輸通道後的影響，因為真實數位信號可以被視為是由頻域引起的。 它由許多不同頻率的正弦波組成。

對於單端傳輸線，它包含4個S參數：S11、S22、S21、S12。 S11和S22分別反映不同頻率正弦波從埠1和埠2的反射特性，S21反映不同頻率正弦波從埠1到埠2的傳輸特性，S12從埠2到埠1的反射特性。 不同頻率正弦波的傳輸特性。 對於差分傳輸線，由於總共有4個埠，S參數更複雜，總共有16個埠。 在正常情况下，使用具有4個或更多埠的向量網絡分析儀量測差分傳輸線，以獲得其S參數。

如果獲得了被測差分線的16 S參數，則可以獲得差分線的許多重要特性。 例如，SDD21參數反映差分線路的插入損耗特性，SDD11參數反映其回波損耗特性。

通過對這些S參數進行FFT逆變換，我們可以進一步獲得更多資訊。 例如，通過變換SDD11參數獲得時域反射波形（TDR：時域反射）。 時域反射波形可以反映被測傳輸線的阻抗變化。 我們還可以對傳輸線的SDD21結果進行FFT逆變換，以獲得其衝擊響應，從而預測通過差分線對後具有不同資料速率的數位信號的波形或眼圖。 這對於數位設計工程師來說是非常有用的資訊。

It can be seen that the vector network analyzer (VNA) is used to measure the transmission channel of digital signals. 一方面, 它借鑒了射頻和微波的分析方法, 並且可以在幾十GHz的頻率範圍內獲得非常精確的傳輸通道特性； 另一方面, 一方面, 通過對量測結果執行一些簡單的時域變換, 我們可以分析通道上的阻抗變化, 對真實訊號傳輸的影響, 等., 從而幫助數位工程師在早期階段確定背板, 纜繩, 連接器的質量, 印刷電路板電路板, 等., 不必等到最後的訊號出現問題後再急於處理.