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PCB印制电路板信号完整性的影响因素分析

文章来源:澳门永利娱乐人气:发表时间:2019-06-26 19:40

  )信号完好性是近年来热议的一个话题,邦内已有许众的钻研报道对PCB信号完好性的影响要素举行解析[1]-[4],但对信号损耗的

  PCB传输线信号损耗根源为资料的导体损耗和介质损耗,同时也受到铜箔电阻、铜箔粗拙度、辐射损耗、阻抗不般配、串扰等要素影响。正在供应链上,覆铜板(CCL)厂家与PCB速件厂的验收目标采用介电常数和介质损耗;而PCB速件厂与终端之间的目标往往采用阻抗和插入损耗,如图1所示。

  针对高速PCB安排和行使,若何敏捷、有用地衡量PCB传输线信号损耗,对待PCB安排参数的设定和仿真调试和坐褥流程的局限具有紧张意思。

  目前业界行使的PCB信号损耗测试举措从行使的仪器举行分类,可分为两大类:基于时域或基于频域。时域测试仪器为时域反射计(Time DomainReflectometry,简称TDR)或时域传输计(TImeDomain Transmission,简称TDT);频域测试仪器为矢量汇集解析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)。正在IPC-TM650试验标准中,保举了5种试验举措用于PCB信号损耗的测试:频域法、有用带宽法、根脉冲能量法、短脉冲散布法、单端TDR差分插入损耗法。

  频域法(Frequency Domain Method)紧要行使矢量汇集解析仪衡量传输线的S参数,直接读取插入损耗值,然后正在特定频率界限内(如1 GHz ~ 5 GHz)用均匀插入损耗的拟合斜率来量度板材及格/不足格。

  SLOT往往被以为是模范的校准举措[5],校准模子共有12项差错参数,SLOT方法的校准精度是由校准件所确定的,高精度的校准件由衡量摆设厂家供给,但校准件价值腾贵,况且通常只合用于同轴境遇,校准耗时且跟着衡量端数增众而几何级伸长。

  MulTI-Line TRL方法紧要用于非同轴的校准衡量[6],依据用户所行使的传输线的资料以及测试频率来安排和制制TRL校准件,如图2所示。只管Multi-Line TRL比拟SLOT安排和制作更为浅易,然则Multi-Line TRL方法校准耗时同样跟着衡量端数的增众而成几何级伸长。

  为通晓决校准耗时的题目,衡量摆设厂家推出了Ecal电子校准方法[7],Ecal是一种通报模范,校准精度紧要由原始校准件所确定,同时测试电缆的安靖性、测试夹具安装的反复性和测试频率的内插算法也对测试精度有影响。通常先用电子校准件将参考面校准至测试电缆终端,然后用去嵌入的方法,积蓄夹具的电缆长度。如图3所示。

  h,简称EBW)从肃穆意思来说是一个定性的传输线损耗α的衡量,无法供给定量的插入损耗值,然则供给一个称之为EBW的参数。有用带宽法是通过TDR将特定上升时辰的阶跃信号发射到传输线上,衡量TDR仪器和被测件邻接后的上升时辰的最大斜率,确定为损耗因子,单元MV/s.更切实地说,它确定的是一个相对的总损耗因子,能够用来识别损耗正在面与面或层与层之间传输线]。因为最大斜率能够直接从仪器测得,有用带宽法常用于印制电途板的批量坐褥测试。EBW测试示企图如图4所示。

  根脉冲能量法(Root ImPulse Energy,简称RIE)往往行使TDR仪器分袂得回参考损耗线与测试传输线的TDR波形,然后对TDR波形举行信号管理。RIE测试流程如图5所示:

  短脉冲散布法(Short Pulse Propagation,简称SPP)测试道理为运用衡量两条分歧长度的传输线 mm,通过衡量这两个传输线线长之间的分别来提取参数衰减系数 和相位常数 ,如图6所示。行使这种举措能够将

  、线缆、探针和示波器精度的影响降到最小。若行使高职能的TDR仪器和IFN(Impulse Forming Network),测试频率可高达40 GHz.

  单端TDR差分插入损耗法(Single-Ended TDRto Differential Insertion Loss,简称SET2DIL)有别于采用4端口VNA的差分插损测试,该举措行使两头口TDR仪器,将TDR阶跃反响发射赴任分传输线上,差分传输线DIL法衡量榜样的衡量频率界限为2 GHz ~ 12 GHz,衡量精确度紧要受测试电缆的时延不相同和被测件阻抗不般配的影响。SET2DIL法上风正在于无需行使腾贵的4端口VNA及其校准件,被测件的传输线的长度仅为VNA举措的一半,校准件布局单纯,校准耗时也大幅度低落,卓殊适适用于PCB制作的批量测试,如图8所示。

  采用介电常数3.8、介质损耗0.008、RTF铜箔的CCL分袂制制SET2DIL测试板、SPP测试板和Multi-Line TRL测试板;测试摆设为DSA8300采样示波器和E5071C矢量汇集解析仪;各举措差分插入损耗测试结果如外2所示。

  本文紧要先容了目前业界行使的几种PCB传输线信号损耗衡量举措。因为采用的测试举措分歧,测得插入损耗值也纷歧律,测试结果不行直接做横向对照,所以应依据各类技能举措的上风和限定,而且纠合本身的需求选拔适合的信号损耗测试技能。

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