1 Pasiuna

Giimprinta nga circuit board (PCB) signal integrity nahimong usa ka mainit nga hilisgutan sa bag-ohay nga mga tuig. Adunay daghang mga domestic research mga taho sa pagtuki sa mga butang nga makaapekto sa PCB signal integridad, apan ang signal pagkawala pagsulay Pasiuna sa kasamtangan nga kahimtang sa teknolohiya mao ang medyo talagsaon.

Ang gigikanan sa pagkawala sa signal sa linya sa transmission sa PCB mao ang pagkawala sa konduktor ug pagkawala sa dielectric sa materyal, ug apektado usab kini sa mga hinungdan sama sa pagsukol sa tumbaga nga foil, pagkagapos sa tumbaga nga foil, pagkawala sa radiation, impedance mismatch, ug crosstalk. Sa supply chain, ang acceptance indicators sa copper clad laminate (CCL) manufacturers ug PCB express manufacturers naggamit sa dielectric constant ug dielectric loss; samtang ang mga indicators tali sa PCB express manufacturers ug terminals kasagarang naggamit sa impedance ug insertion loss, sama sa gipakita sa Figure 1.

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

Alang sa high-speed nga laraw ug paggamit sa PCB, kung giunsa ang dali ug epektibo nga pagsukod sa pagkawala sa signal sa mga linya sa transmission sa PCB hinungdanon alang sa paghimo sa mga parameter sa disenyo sa PCB, simulation debugging, ug pagkontrol sa proseso sa produksiyon.

2. Kasamtangang kahimtang sa PCB insertion loss testing technology

Ang mga pamaagi sa pagsulay sa pagkawala sa signal sa PCB nga gigamit karon sa industriya giklasipikar gikan sa mga instrumento nga gigamit, ug mahimong bahinon sa duha nga mga kategorya: base sa time domain o base sa frequency domain. Ang time domain test instrument kay Time Domain Reflectometry (TDR) o time domain transmission meter (TImeDomain Transmission, TDT); ang frequency domain test instrument kay Vector Network Analyzer (VNA). Sa espesipikasyon sa pagsulay sa IPC-TM650, lima ka mga pamaagi sa pagsulay ang girekomenda alang sa pagsulay sa pagkawala sa signal sa PCB: pamaagi sa frequency domain, epektibo nga pamaagi sa bandwidth, pamaagi sa enerhiya sa pulso sa ugat, mubo nga pamaagi sa pagpadaghan sa pulso, usa nga natapos nga TDR differential insertion loss method.

2.1 Frequency domain nga pamaagi

Ang Frequency Domain Method nag-una naggamit sa usa ka vector network analyzer aron sukdon ang mga S-parameter sa transmission line, direkta nga basahon ang insertion loss value, ug dayon gamiton ang haom nga slope sa average nga insertion loss sa usa ka piho nga frequency range (sama sa 1 GHz ~ 5 GHz) Sukda ang pass/fail sa board.

Ang kalainan sa katukma sa pagsukod sa pamaagi sa frequency domain nag-una gikan sa pamaagi sa pagkakalibrate. Sumala sa lain-laing mga pamaagi sa pag-calibrate, kini mahimong bahinon ngadto sa SLOT (Short-Line-Open-Thru), MulTI-Line TRL (Thru-Reflect-Line) ug Ecal (Electronic calibraTIon) electronic calibration nga mga pamaagi.

Ang SLOT kasagarang giisip nga usa ka standard nga pamaagi sa pag-calibrate [5]. Ang modelo sa pagkakalibrate adunay 12 nga mga parameter sa sayup. Ang katukma sa pagkakalibrate sa pamaagi sa SLOT gitino sa mga bahin sa pagkakalibrate. Ang taas nga katukma nga mga bahin sa pagkakalibrate gihatag sa mga tiggama sa kagamitan sa pagsukod, apan ang mga bahin sa pagkakalibrate mahal, Ug sa kasagaran angay lamang alang sa coaxial nga palibot, ang pag-calibrate nag-usik sa panahon ug nagdugang sa geometrically samtang ang gidaghanon sa mga terminal sa pagsukod nagdugang.

Ang pamaagi sa MulTI-Line TRL kasagarang gigamit alang sa non-coaxial calibration measurement [6]. Sumala sa materyal sa linya sa transmission nga gigamit sa tiggamit ug sa frequency sa pagsulay, ang TRL calibration nga mga bahin gidisenyo ug gihimo, sama sa gipakita sa Figure 2. Bisan tuod ang Multi-Line TRL mas sayon ​​sa pagdesinyo ug paghimo kay sa SLOT, ang oras sa pagkakalibrate sa Ang pamaagi sa Multi-Line TRL usab nagdugang sa geometrically sa pagdugang sa gidaghanon sa mga terminal sa pagsukod.

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

Aron masulbad ang problema sa pag-calibrate sa oras, ang mga tiggama sa kagamitan sa pagsukod nagpaila sa Ecal electronic calibration method [7]. Ang Ecal kay usa ka transmission standard. Ang katukma sa pagkakalibrate sa panguna gitino sa orihinal nga mga bahin sa pagkakalibrate. Sa samang higayon, ang kalig-on sa test cable ug ang pagdoble sa test fixture device gisulayan. Ang interpolation algorithm sa pasundayag ug ang frequency sa pagsulay adunay epekto usab sa katukma sa pagsulay. Kasagaran, gamita ang electronic calibration kit aron ma-calibrate ang reference surface sa katapusan sa test cable, ug dayon gamita ang de-embedding method aron mabayran ang cable length sa fixture. Ingon sa gipakita sa Figure 3.

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

Aron makuha ang insertion loss sa differential transmission line isip usa ka pananglitan, ang pagtandi sa tulo ka mga pamaagi sa pagkakalibrate gipakita sa Table 1.

2.2 Epektibo nga pamaagi sa bandwidth

Ang Epektibo nga Bandwidth (EBW) usa ka kwalitatibo nga pagsukod sa pagkawala sa linya sa transmission α sa usa ka estrikto nga diwa. Dili kini makahatag og quantitative value sa insertion loss, apan naghatag kini og parameter nga gitawag og EBW. Ang epektibo nga pamaagi sa bandwidth mao ang pagpasa sa usa ka lakang nga signal nga adunay usa ka piho nga oras sa pagtaas sa linya sa transmission pinaagi sa TDR, pagsukod sa labing taas nga bakilid sa oras sa pagtaas pagkahuman nga konektado ang instrumento sa TDR ug ang DUT, ug mahibal-an kini ingon ang hinungdan sa pagkawala, sa MV /s. Mas tukma, Ang gitino niini mao ang usa ka paryente nga total nga pagkawala nga hinungdan, nga magamit aron mahibal-an ang mga pagbag-o sa pagkawala sa linya sa transmission gikan sa nawong hangtod sa nawong o layer hangtod sa layer [8]. Tungod kay ang pinakataas nga bakilid mahimong masukod direkta gikan sa instrumento, ang epektibo nga pamaagi sa bandwidth sagad gigamit alang sa mass production testing sa printed circuit boards. Ang schematic diagram sa EBW test gipakita sa Figure 4.

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

2.3 Root pulse energy method

Ang Root ImPulse Energy (RIE) kasagarang naggamit ug TDR instrument para makuha ang TDR waveforms sa reference loss line ug test transmission line, ug dayon ipahigayon ang signal processing sa TDR waveforms. Ang proseso sa pagsulay sa RIE gipakita sa Figure 5:

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

2.4 Mubo nga pamaagi sa pagpadaghan sa pulso

Ang mubo nga pamaagi sa pagpadaghan sa pulso (Short Pulse Propagation, gitawag nga SPP) nga prinsipyo sa pagsulay mao ang pagsukod sa duha ka linya sa transmission nga lainlain ang gitas-on, sama sa 30 mm ug 100 mm, ug makuha ang parameter nga attenuation coefficient ug hugna pinaagi sa pagsukod sa kalainan tali sa duha. gitas-on sa linya sa transmission. Kanunay, ingon sa gipakita sa Figure 6. Ang paggamit niini nga pamaagi makapamenos sa epekto sa mga konektor, mga kable, mga probe, ug katukma sa oscilloscope. Kung ang high-performance nga TDR nga mga instrumento ug IFN (Impulse Forming Network) gigamit, ang frequency sa pagsulay mahimong ingon ka taas sa 40 GHz.

2.5 Single-ended TDR differential insertion loss method

Ang Single-Ended TDR ngadto sa Differential Insertion Loss (SET2DIL) lahi sa differential insertion loss test gamit ang 4-port VNA. Kini nga pamaagi naggamit sa usa ka duha ka-port TDR instrumento sa pagpadala sa TDR lakang tubag sa differential transmission line , Ang katapusan sa differential transmission line gipamubu, sama sa gipakita sa Figure 7. Ang tipikal nga pagsukod frequency range sa SET2DIL nga pamaagi mao ang 2 GHz ~ 12 GHz, ug ang katukma sa pagsukod nag-una nga apektado sa dili makanunayon nga paglangan sa test cable ug ang impedance mismatch sa DUT. Ang bentaha sa pamaagi sa SET2DIL mao nga dili kinahanglan nga mogamit usa ka mahal nga 4-port VNA ug ang mga bahin sa pagkakalibrate niini. Ang gitas-on sa linya sa transmission sa gisulayan nga bahin katunga lamang sa pamaagi sa VNA. Ang bahin sa pagkakalibrate adunay usa ka yano nga istruktura ug ang oras sa pagkakalibrate labi nga pagkunhod. Kini mao ang kaayo angay alang sa PCB manufacturing. Batch nga pagsulay, ingon sa gipakita sa Figure 8.

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

3 Mga kagamitan sa pagsulay ug mga resulta sa pagsulay

Ang SET2DIL test board, SPP test board ug Multi-Line TRL test board gihimo gamit ang CCL nga adunay dielectric constant nga 3.8, dielectric nga pagkawala sa 0.008, ug RTF copper foil; ekipo sa pagsulay mao ang DSA8300 sampling oscilloscope ug E5071C vector network analyzer; differential insertion loss sa matag pamaagi Ang mga resulta sa pagsulay gipakita sa Table 2.

Pag-analisa sa Makaimpluwensya nga mga Katungod sa Signal Integrity sa PCB Printed Circuit Board

Pagtapos sa 4

Kini nga artikulo nag-una nga nagpaila sa daghang mga paagi sa pagsukod sa pagkawala sa signal sa linya sa PCB nga gigamit karon sa industriya. Tungod sa lainlaing mga pamaagi sa pagsulay nga gigamit, lahi ang gisukod nga mga kantidad sa pagkawala sa pagsal-ot, ug ang mga resulta sa pagsulay dili direkta nga itandi sa horizontally. Busa, ang angay nga signal loss test teknolohiya kinahanglan nga mapili sumala sa mga bentaha ug mga limitasyon sa nagkalain-laing teknikal nga mga pamaagi, ug inubanan sa ilang kaugalingon nga mga panginahanglan.