1 Giriş

Çap devre (PCB) siqnal bütövlüyü son illərdə aktual mövzu olmuşdur. PCB siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili ilə bağlı bir çox yerli tədqiqat hesabatları var, lakin siqnal itkisi testi Texnologiyanın mövcud vəziyyətinə giriş nisbətən nadirdir.

PCB ötürmə xətti siqnal itkisinin mənbəyi materialın keçirici itkisi və dielektrik itkisidir və o, həmçinin mis folqa müqaviməti, mis folqa pürüzlülüyü, radiasiya itkisi, empedans uyğunsuzluğu və çarpazlıq kimi amillərdən təsirlənir. Təchizat zəncirində mis örtüklü laminat (CCL) istehsalçılarının və PCB ekspress istehsalçılarının qəbul göstəriciləri dielektrik sabiti və dielektrik itkisini istifadə edir; PCB ekspress istehsalçıları və terminallar arasındakı göstəricilər adətən Şəkil 1-də göstərildiyi kimi empedans və daxiletmə itkisindən istifadə edir.

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

Yüksək sürətli PCB dizaynı və istifadəsi üçün PCB ötürmə xətlərinin siqnal itkisinin necə tez və effektiv şəkildə ölçülməsi PCB dizayn parametrlərinin təyin edilməsi, simulyasiya sazlanması və istehsal prosesinin idarə edilməsi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.

2. PCB daxiletmə itkisinin sınaqdan keçirilməsi texnologiyasının cari vəziyyəti

Hal-hazırda sənayedə istifadə olunan PCB siqnal itkisi test üsulları istifadə olunan alətlərdən təsnif edilir və iki kateqoriyaya bölünə bilər: vaxt sahəsinə və ya tezlik sahəsinə əsaslanaraq. Zaman domeninin test aləti Time Domain Reflectometry (TDR) və ya zaman domeninin ötürülməsi sayğacıdır (TImeDomain Transmission, TDT); tezlik domeni test aləti Vektor Şəbəkə Analizatorudur (VNA). IPC-TM650 test spesifikasiyasında PCB siqnal itkisi sınağı üçün beş sınaq metodu tövsiyə olunur: tezlik sahəsi metodu, effektiv bant genişliyi metodu, kök nəbz enerjisi metodu, qısa impuls yayılması metodu, tək uclu TDR diferensial daxiletmə itkisi üsulu.

2.1 Tezlik domen metodu

Tezlik Domeni Metod ötürmə xəttinin S-parametrlərini ölçmək üçün əsasən vektor şəbəkə analizatorundan istifadə edir, daxiletmə itkisinin dəyərini birbaşa oxuyur və sonra müəyyən bir tezlik diapazonunda (məsələn, 1 GHz ~ kimi) orta daxiletmə itkisinin uyğun yamacından istifadə edir. 5 GHz) Lövhənin keçmə/uğurunu ölçün.

Tezlik sahəsi metodunun ölçmə dəqiqliyindəki fərq əsasən kalibrləmə metodundan irəli gəlir. Müxtəlif kalibrləmə üsullarına görə, SLOT (Qısa Xətt-Açıq-Thru), Çox Xətt TRL (Thru-Reflect-Line) və Ecal (Elektron kalibrləmə) elektron kalibrləmə üsullarına bölünə bilər.

SLOT adətən standart kalibrləmə üsulu kimi qəbul edilir [5]. Kalibrləmə modelində 12 səhv parametri var. SLOT metodunun kalibrləmə dəqiqliyi kalibrləmə hissələri ilə müəyyən edilir. Yüksək dəqiqlikli kalibrləmə hissələri ölçmə avadanlığı istehsalçıları tərəfindən təmin edilir, lakin kalibrləmə hissələri bahalıdır və ümumiyyətlə yalnız koaksial mühit üçün uyğundur, kalibrləmə çox vaxt aparır və ölçmə terminallarının sayı artdıqca həndəsi olaraq artır.

Multi-Line TRL metodu əsasən qeyri-koaksial kalibrləmə ölçüləri üçün istifadə olunur [6]. İstifadəçinin istifadə etdiyi ötürmə xəttinin materialına və sınaq tezliyinə görə, TRL kalibrləmə hissələri Şəkil 2-də göstərildiyi kimi dizayn və istehsal olunur. Çox Xəttli TRL-nin dizaynı və istehsalı SLOT-dan daha asan olsa da, kalibrləmə müddəti Multi-Line TRL metodu da ölçmə terminallarının sayının artması ilə həndəsi olaraq artır.

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

Vaxt aparan kalibrləmə problemini həll etmək üçün ölçmə avadanlığı istehsalçıları Ecal elektron kalibrləmə metodunu tətbiq etdilər [7]. Ecal ötürmə standartıdır. Kalibrləmə dəqiqliyi əsasən orijinal kalibrləmə hissələri ilə müəyyən edilir. Eyni zamanda, sınaq kabelinin dayanıqlığı və sınaq qurğusunun cihazının təkrarlanması yoxlanılır. Performansın və test tezliyinin interpolyasiya alqoritmi də testin dəqiqliyinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, istinad səthini sınaq kabelinin sonuna qədər kalibrləmək üçün elektron kalibrləmə dəstindən istifadə edin və sonra armaturun kabel uzunluğunu kompensasiya etmək üçün yerləşdirmə metodundan istifadə edin. Şəkil 3-də göstərildiyi kimi.

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

Nümunə olaraq diferensial ötürmə xəttinin daxiletmə itkisini əldə etmək üçün üç kalibrləmə metodunun müqayisəsi Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

2.2 Effektiv bant genişliyi metodu

Effektiv Bandwidth (EBW) ciddi mənada ötürmə xətti itkisinin α keyfiyyət ölçülməsidir. O, daxiletmə itkisinin kəmiyyət dəyərini təmin edə bilməz, lakin EBW adlı parametri təmin edir. Effektiv bant genişliyi üsulu TDR vasitəsilə ötürücü xəttinə müəyyən bir yüksəliş vaxtı olan addım siqnalını ötürmək, TDR aləti və DUT qoşulduqdan sonra yüksəlmə vaxtının maksimum yamacını ölçmək və onu MV-də itki əmsalı kimi müəyyən etməkdir. /s. Daha dəqiq desək, onun müəyyən etdiyi nisbi ümumi itki faktorudur ki, ondan səthdən səthə və ya laydan qata ötürücü xətt itkisindəki dəyişiklikləri müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilər [8]. Maksimum yamac birbaşa alətdən ölçülə bildiyi üçün, çap dövrə lövhələrinin kütləvi istehsalının sınağı üçün effektiv bant genişliyi üsulu tez-tez istifadə olunur. EBW testinin sxematik diaqramı Şəkil 4-də göstərilmişdir.

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

2.3 Kök nəbzinin enerji üsulu

Root ImPulse Energy (RIE) adətən istinad itkisi xəttinin və sınaq ötürmə xəttinin TDR dalğa formalarını əldə etmək üçün TDR alətindən istifadə edir və sonra TDR dalğa formalarında siqnal emalını həyata keçirir. RIE test prosesi Şəkil 5-də göstərilmişdir:

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

2.4 Qısa impulsların yayılması üsulu

Qısa impuls yayılması metodu (Qısa Nəbz Yayılması, SPP kimi istinad edilir) sınaq prinsipi 30 mm və 100 mm kimi müxtəlif uzunluqlu iki ötürmə xəttini ölçmək və ikisi arasındakı fərqi ölçməklə parametrin zəifləmə əmsalı və fazasını çıxarmaqdır. ötürücü xətlərin uzunluqları. Sabit, Şəkil 6-da göstərildiyi kimi. Bu metoddan istifadə etməklə birləşdiricilərin, kabellərin, zondların təsirini və osiloskopun dəqiqliyini minimuma endirmək olar. Yüksək performanslı TDR alətləri və IFN (İmpuls Forming Network) istifadə edilərsə, sınaq tezliyi 40 GHz-ə qədər yüksək ola bilər.

2.5 Tək uçlu TDR diferensial daxiletmə itkisi üsulu

Tək Uçlu TDR-dən Diferensial Yerləşdirmə İtkisinə (SET2DIL) 4 portlu VNA-dan istifadə edərək diferensial daxiletmə itkisi testindən fərqlidir. Bu üsul TDR addım cavabını diferensial ötürmə xəttinə ötürmək üçün iki portlu TDR alətindən istifadə edir , Diferensial ötürmə xəttinin sonu Şəkil 7-də göstərildiyi kimi qısaldılmışdır. SET2DIL metodunun tipik ölçmə tezliyi diapazonu 2 GHz-dir ~ 12 GHz və ölçmə dəqiqliyinə əsasən test kabelinin uyğunsuz gecikməsi və DUT-un empedans uyğunsuzluğu təsir göstərir. SET2DIL metodunun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, bahalı 4 portlu VNA və onun kalibrləmə hissələrini istifadə etməyə ehtiyac yoxdur. Test edilmiş hissənin ötürmə xəttinin uzunluğu VNA metodunun yalnız yarısıdır. Kalibrləmə hissəsi sadə bir quruluşa malikdir və kalibrləmə vaxtı çox azalır. PCB istehsalı üçün çox uyğundur. Şəkil 8-də göstərildiyi kimi toplu sınaq.

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

3 Sınaq avadanlığı və sınaq nəticələri

SET2DIL sınaq lövhəsi, SPP sınaq lövhəsi və Multi-Line TRL sınaq lövhəsi dielektrik sabitliyi 3.8, dielektrik itkisi 0.008 və RTF mis folqa ilə CCL istifadə edərək hazırlanmışdır; sınaq avadanlığı DSA8300 seçmə osiloskopu və E5071C vektor şəbəkə analizatoru idi; hər bir metodun diferensial daxiletmə itkisi Test nəticələri Cədvəl 2-də göstərilmişdir.

PCB çap dövrə lövhəsinin siqnal bütövlüyünə təsir edən amillərin təhlili

4 Nəticə

Bu məqalə əsasən hazırda sənayedə istifadə olunan bir neçə PCB ötürücü xətt siqnal itkisinin ölçülməsi üsullarını təqdim edir. İstifadə olunan müxtəlif test üsulları səbəbindən ölçülmüş daxiletmə itkisi dəyərləri fərqlidir və sınaq nəticələri birbaşa üfüqi olaraq müqayisə edilə bilməz. Buna görə də, müvafiq siqnal itkisi test texnologiyası müxtəlif texniki üsulların üstünlükləri və məhdudiyyətlərinə uyğun olaraq seçilməli və öz ehtiyacları ilə birləşdirilməlidir.