एक्सएनयूएमएक्स परिचय

छापील सर्कीट बोर्ड (PCB) सिग्नल अखंडता हा अलीकडच्या काळात चर्चेचा विषय बनला आहे. PCB सिग्नलच्या अखंडतेवर परिणाम करणाऱ्या घटकांच्या विश्लेषणावर अनेक देशांतर्गत संशोधन अहवाल आले आहेत, परंतु सिग्नल तोटा चाचणी तंत्रज्ञानाच्या सद्य स्थितीचा परिचय तुलनेने दुर्मिळ आहे.

PCB ट्रान्समिशन लाइन सिग्नल लॉसचा स्त्रोत कंडक्टर लॉस आणि सामग्रीचे डायलेक्ट्रिक नुकसान आहे आणि कॉपर फॉइल रेझिस्टन्स, कॉपर फॉइल रफनेस, रेडिएशन लॉस, प्रतिबाधा जुळत नाही आणि क्रॉसस्टॉक यांसारख्या घटकांमुळे देखील प्रभावित होते. पुरवठा साखळीमध्ये, कॉपर क्लेड लॅमिनेट (सीसीएल) उत्पादक आणि पीसीबी एक्सप्रेस उत्पादकांचे स्वीकृती निर्देशक डायलेक्ट्रिक स्थिर आणि डायलेक्ट्रिक नुकसान वापरतात; आकृती 1 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे PCB एक्सप्रेस उत्पादक आणि टर्मिनल्समधील निर्देशक सामान्यतः प्रतिबाधा आणि अंतर्भूत नुकसान वापरतात.

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

हाय-स्पीड PCB डिझाइन आणि वापरासाठी, PCB ट्रान्समिशन लाइन्सचे सिग्नल लॉस त्वरीत आणि प्रभावीपणे कसे मोजायचे याला PCB डिझाइन पॅरामीटर्स, सिम्युलेशन डीबगिंग आणि उत्पादन प्रक्रियेचे नियंत्रण यासाठी खूप महत्त्व आहे.

2. पीसीबी इन्सर्शन लॉस टेस्टिंग टेक्नॉलॉजीची सद्यस्थिती

उद्योगात सध्या वापरल्या जाणार्‍या PCB सिग्नल लॉस चाचणी पद्धती वापरल्या जाणार्‍या उपकरणांवरून वर्गीकृत केल्या आहेत आणि त्या दोन श्रेणींमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात: वेळ डोमेनवर आधारित किंवा वारंवारता डोमेनवर आधारित. टाइम डोमेन चाचणी साधन म्हणजे टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री (TDR) किंवा टाइम डोमेन ट्रान्समिशन मीटर (TImeDomain Transmission, TDT); वारंवारता डोमेन चाचणी साधन हे वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) आहे. IPC-TM650 चाचणी तपशीलामध्ये, PCB सिग्नल लॉस चाचणीसाठी पाच चाचणी पद्धतींची शिफारस केली आहे: वारंवारता डोमेन पद्धत, प्रभावी बँडविड्थ पद्धत, रूट पल्स एनर्जी पद्धत, शॉर्ट पल्स प्रसार पद्धत, सिंगल-एंडेड TDR डिफरेंशियल इन्सर्शन लॉस पद्धत.

2.1 वारंवारता डोमेन पद्धत

फ्रिक्वेंसी डोमेन पद्धत प्रामुख्याने ट्रान्समिशन लाइनचे एस-पॅरामीटर्स मोजण्यासाठी वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक वापरते, थेट इन्सर्टेशन लॉस व्हॅल्यू वाचते आणि नंतर विशिष्ट वारंवारता श्रेणीमध्ये (जसे की 1 GHz ~ 5 GHz) बोर्डचे पास/फेल मोजा.

वारंवारता डोमेन पद्धतीच्या मोजमाप अचूकतेतील फरक प्रामुख्याने कॅलिब्रेशन पद्धतीमधून येतो. वेगवेगळ्या कॅलिब्रेशन पद्धतींनुसार, ते SLOT (शॉर्ट-लाइन-ओपन-थ्रू), मल्टी-लाइन टीआरएल (थ्रू-रिफ्लेक्ट-लाइन) आणि Ecal (इलेक्ट्रॉनिक कॅलिब्रेशन) इलेक्ट्रॉनिक कॅलिब्रेशन पद्धतींमध्ये विभागले जाऊ शकते.

स्लॉटला सामान्यतः मानक कॅलिब्रेशन पद्धत म्हणून ओळखले जाते [५]. कॅलिब्रेशन मॉडेलमध्ये 5 त्रुटी पॅरामीटर्स आहेत. स्लॉट पद्धतीची कॅलिब्रेशन अचूकता कॅलिब्रेशन भागांद्वारे निर्धारित केली जाते. उच्च-सुस्पष्टता कॅलिब्रेशन भाग मोजण्याचे उपकरण निर्मात्यांद्वारे प्रदान केले जातात, परंतु कॅलिब्रेशन भाग महाग असतात , आणि सामान्यत: फक्त समाक्षीय वातावरणासाठी योग्य असतात, कॅलिब्रेशन वेळ घेणारे असते आणि मापन टर्मिनल्सची संख्या वाढते म्हणून भौमितीयदृष्ट्या वाढते.

मल्टी-लाइन टीआरएल पद्धत प्रामुख्याने नॉन-एक्सियल कॅलिब्रेशन मापनासाठी वापरली जाते [6]. वापरकर्त्याद्वारे वापरल्या जाणार्‍या ट्रान्समिशन लाइनच्या सामग्रीनुसार आणि चाचणी वारंवारतानुसार, आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, टीआरएल कॅलिब्रेशन भागांची रचना आणि निर्मिती केली जाते. जरी मल्टी-लाइन टीआरएल डिझाइन करणे आणि तयार करणे SLOT पेक्षा सोपे असले तरी, कॅलिब्रेशन वेळ मल्टी-लाइन टीआरएल पद्धत देखील मापन टर्मिनल्सच्या संख्येच्या वाढीसह भौमितीयदृष्ट्या वाढते.

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

वेळ घेणार्या कॅलिब्रेशनच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, मोजमाप उपकरण उत्पादकांनी Ecal इलेक्ट्रॉनिक कॅलिब्रेशन पद्धत सुरू केली आहे [7]. Ecal एक ट्रान्समिशन मानक आहे. कॅलिब्रेशन अचूकता प्रामुख्याने मूळ कॅलिब्रेशन भागांद्वारे निर्धारित केली जाते. त्याच वेळी, चाचणी केबलची स्थिरता आणि चाचणी फिक्स्चर डिव्हाइसची डुप्लिकेशन चाचणी केली जाते. कार्यप्रदर्शन आणि चाचणी वारंवारतेच्या इंटरपोलेशन अल्गोरिदमचा देखील चाचणीच्या अचूकतेवर परिणाम होतो. सामान्यतः, चाचणी केबलच्या शेवटी संदर्भ पृष्ठभाग कॅलिब्रेट करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनिक कॅलिब्रेशन किट वापरा आणि नंतर फिक्स्चरच्या केबल लांबीची भरपाई करण्यासाठी डी-एम्बेडिंग पद्धत वापरा. आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

उदाहरण म्हणून विभेदक ट्रान्समिशन लाईनचे इन्सर्शन लॉस मिळविण्यासाठी, तीन कॅलिब्रेशन पद्धतींची तुलना तक्ता 1 मध्ये दर्शविली आहे.

2.2 प्रभावी बँडविड्थ पद्धत

प्रभावी बँडविड्थ (EBW) हे काटेकोर अर्थाने ट्रान्समिशन लाइन लॉस α चे गुणात्मक मापन आहे. हे इन्सर्शन लॉसचे परिमाणवाचक मूल्य प्रदान करू शकत नाही, परंतु ते EBW नावाचे पॅरामीटर प्रदान करते. प्रभावी बँडविड्थ पद्धत म्हणजे टीडीआरद्वारे ट्रान्समिशन लाइनवर विशिष्ट वाढीच्या वेळेसह एक स्टेप सिग्नल प्रसारित करणे, टीडीआर इन्स्ट्रुमेंट आणि डीयूटी जोडल्यानंतर वाढीच्या वेळेचा कमाल उतार मोजणे आणि एमव्हीमध्ये तोटा घटक म्हणून निर्धारित करणे. /से. अधिक तंतोतंत, ते काय ठरवते ते सापेक्ष एकूण नुकसान घटक आहे, ज्याचा वापर पृष्ठभागापासून पृष्ठभागावर किंवा थर ते स्तरापर्यंत ट्रान्समिशन लाइन नुकसानातील बदल ओळखण्यासाठी केला जाऊ शकतो [८]. जास्तीत जास्त उतार थेट इन्स्ट्रुमेंटमधून मोजता येत असल्याने, प्रभावी बँडविड्थ पद्धत मुद्रित सर्किट बोर्डांच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादन चाचणीसाठी वापरली जाते. EBW चाचणीची योजनाबद्ध आकृती आकृती 8 मध्ये दर्शविली आहे.

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

2.3 रूट पल्स ऊर्जा पद्धत

रूट इम्पल्स एनर्जी (RIE) सामान्यत: संदर्भ लॉस लाइन आणि चाचणी ट्रान्समिशन लाइनचे TDR वेव्हफॉर्म मिळविण्यासाठी TDR इन्स्ट्रुमेंट वापरते आणि नंतर TDR वेव्हफॉर्मवर सिग्नल प्रक्रिया करते. RIE चाचणी प्रक्रिया आकृती 5 मध्ये दर्शविली आहे:

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

2.4 लहान नाडी प्रसार पद्धत

लहान नाडी प्रसार पद्धत (शॉर्ट पल्स प्रोपगेशन, ज्याला एसपीपी म्हणून संबोधले जाते) चाचणीचे तत्त्व म्हणजे 30 मिमी आणि 100 मिमी अशा वेगवेगळ्या लांबीच्या दोन ट्रान्समिशन लाइन मोजणे आणि दोन्हीमधील फरक मोजून पॅरामीटर अॅटेन्युएशन गुणांक आणि फेज काढणे. ट्रान्समिशन लाइन लांबी. आकृती 6 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे स्थिरांक. या पद्धतीचा वापर करून कनेक्टर, केबल्स, प्रोब्स आणि ऑसिलोस्कोप अचूकतेचा प्रभाव कमी करू शकतो. उच्च-कार्यक्षमता TDR उपकरणे आणि IFN (इम्पल्स फॉर्मिंग नेटवर्क) वापरल्यास, चाचणी वारंवारता 40 GHz इतकी जास्त असू शकते.

2.5 सिंगल-एंडेड TDR डिफरेंशियल इन्सर्शन लॉस पद्धत

सिंगल-एंडेड टीडीआर ते डिफरेंशियल इन्सर्शन लॉस (SET2DIL) हे 4-पोर्ट VNA वापरून डिफरेंशियल इन्सर्शन लॉस टेस्टपेक्षा वेगळे आहे. ही पद्धत डिफरेंशियल ट्रान्समिशन लाइनवर टीडीआर स्टेप रिस्पॉन्स प्रसारित करण्यासाठी दोन-पोर्ट टीडीआर इन्स्ट्रुमेंट वापरते, आकृती 7 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, विभेदक ट्रान्समिशन लाइनचा शेवट लहान केला जातो. SET2DIL पद्धतीची ठराविक मापन वारंवारता श्रेणी 2 GHz आहे ~ 12 GHz, आणि मापन अचूकता मुख्यत्वे चाचणी केबलच्या विसंगत विलंब आणि DUT च्या प्रतिबाधा जुळण्यामुळे प्रभावित होते. SET2DIL पद्धतीचा फायदा असा आहे की महाग 4-पोर्ट VNA आणि त्याचे कॅलिब्रेशन भाग वापरण्याची गरज नाही. चाचणी केलेल्या भागाच्या ट्रान्समिशन लाइनची लांबी VNA पद्धतीच्या फक्त अर्धी आहे. कॅलिब्रेशन भागामध्ये एक साधी रचना असते आणि कॅलिब्रेशन वेळ मोठ्या प्रमाणात कमी होतो. हे पीसीबी उत्पादनासाठी अतिशय योग्य आहे. बॅच चाचणी, आकृती 8 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

3 चाचणी उपकरणे आणि चाचणी परिणाम

SET2DIL चाचणी बोर्ड, SPP चाचणी बोर्ड आणि मल्टी-लाइन TRL चाचणी बोर्ड 3.8 च्या डायलेक्ट्रिक स्थिरांकासह, 0.008 च्या डायलेक्ट्रिक नुकसान आणि RTF कॉपर फॉइलसह CCL वापरून बनवले गेले; चाचणी उपकरणे DSA8300 सॅम्पलिंग ऑसिलोस्कोप आणि E5071C वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक होते; प्रत्येक पद्धतीचे विभेदक अंतर्भूत नुकसान चाचणी परिणाम तक्ता 2 मध्ये दर्शविलेले आहेत.

पीसीबी मुद्रित सर्किट बोर्डच्या सिग्नल अखंडतेच्या प्रभावकारी घटकांचे विश्लेषण

एक्सएनयूएमएक्स निष्कर्ष

हा लेख प्रामुख्याने उद्योगात वापरल्या जाणार्‍या अनेक PCB ट्रान्समिशन लाइन सिग्नल लॉस मापन पद्धतींचा परिचय देतो. वापरल्या जाणार्‍या वेगवेगळ्या चाचणी पद्धतींमुळे, मोजलेले इन्सर्शन लॉस व्हॅल्यू भिन्न आहेत आणि चाचणी परिणामांची थेट क्षैतिजरित्या तुलना केली जाऊ शकत नाही. म्हणून, विविध तांत्रिक पद्धतींचे फायदे आणि मर्यादांनुसार योग्य सिग्नल तोटा चाचणी तंत्रज्ञान निवडले पाहिजे आणि त्यांच्या स्वतःच्या गरजा एकत्र केले पाहिजे.