PCB ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క సిగ్నల్ ఇంటిగ్రిటీని ప్రభావితం చేసే కారకాల విశ్లేషణ

1 పరిచయం

అచ్చు వేయబడిన విద్యుత్ వలయ పలక (PCB) సిగ్నల్ సమగ్రత ఇటీవలి సంవత్సరాలలో హాట్ టాపిక్. PCB సిగ్నల్ సమగ్రతను ప్రభావితం చేసే కారకాల విశ్లేషణపై అనేక దేశీయ పరిశోధన నివేదికలు ఉన్నాయి, అయితే సిగ్నల్ నష్ట పరీక్ష సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క ప్రస్తుత స్థితికి పరిచయం చేయడం చాలా అరుదు.

PCB ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ సిగ్నల్ నష్టానికి మూలం పదార్థం యొక్క కండక్టర్ నష్టం మరియు విద్యుద్వాహక నష్టం, మరియు ఇది రాగి రేకు నిరోధకత, రాగి రేకు కరుకుదనం, రేడియేషన్ నష్టం, ఇంపెడెన్స్ అసమతుల్యత మరియు క్రాస్‌స్టాక్ వంటి కారకాల ద్వారా కూడా ప్రభావితమవుతుంది. సరఫరా గొలుసులో, కాపర్ క్లాడ్ లామినేట్ (CCL) తయారీదారులు మరియు PCB ఎక్స్‌ప్రెస్ తయారీదారుల అంగీకార సూచికలు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు విద్యుద్వాహక నష్టాన్ని ఉపయోగిస్తాయి; అయితే PCB ఎక్స్‌ప్రెస్ తయారీదారులు మరియు టెర్మినల్స్ మధ్య సూచికలు సాధారణంగా ఇంపెడెన్స్ మరియు చొప్పించే నష్టాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, ఇది మూర్తి 1లో చూపబడింది.

PCB ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క సిగ్నల్ ఇంటిగ్రిటీని ప్రభావితం చేసే కారకాల విశ్లేషణ

హై-స్పీడ్ PCB డిజైన్ మరియు ఉపయోగం కోసం, PCB ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌ల సిగ్నల్ నష్టాన్ని త్వరగా మరియు ప్రభావవంతంగా ఎలా కొలవాలి అనేది PCB డిజైన్ పారామీటర్‌ల సెట్టింగ్, సిమ్యులేషన్ డీబగ్గింగ్ మరియు ప్రొడక్షన్ ప్రాసెస్‌ని నియంత్రించడం కోసం చాలా ముఖ్యమైనది.

2. PCB ఇన్సర్షన్ లాస్ టెస్టింగ్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి

ప్రస్తుతం పరిశ్రమలో ఉపయోగిస్తున్న PCB సిగ్నల్ లాస్ టెస్టింగ్ పద్ధతులు ఉపయోగించిన సాధనాల నుండి వర్గీకరించబడ్డాయి మరియు వాటిని రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: టైమ్ డొమైన్ ఆధారంగా లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ ఆధారంగా. టైమ్ డొమైన్ పరీక్ష పరికరం టైమ్ డొమైన్ రిఫ్లెక్టోమెట్రీ (TDR) లేదా టైమ్ డొమైన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ మీటర్ (TImeDomain ట్రాన్స్‌మిషన్, TDT); ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పరీక్ష పరికరం వెక్టర్ నెట్‌వర్క్ ఎనలైజర్ (VNA). IPC-TM650 పరీక్ష స్పెసిఫికేషన్‌లో, PCB సిగ్నల్ లాస్ టెస్టింగ్ కోసం ఐదు పరీక్ష పద్ధతులు సిఫార్సు చేయబడ్డాయి: ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పద్ధతి, సమర్థవంతమైన బ్యాండ్‌విడ్త్ పద్ధతి, రూట్ పల్స్ శక్తి పద్ధతి, షార్ట్ పల్స్ ప్రచారం పద్ధతి, సింగిల్-ఎండ్ TDR డిఫరెన్షియల్ ఇన్సర్షన్ లాస్ మెథడ్.

2.1 ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పద్ధతి

ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ మెథడ్ ప్రధానంగా ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క S-పారామితులను కొలవడానికి వెక్టార్ నెట్‌వర్క్ ఎనలైజర్‌ని ఉపయోగిస్తుంది, చొప్పించడం నష్టం విలువను నేరుగా చదువుతుంది, ఆపై ఒక నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో (1 GHz ~ వంటివి) సగటు చొప్పించే నష్టం యొక్క ఫిట్టింగ్ వాలును ఉపయోగిస్తుంది. 5 GHz) బోర్డు పాస్/ఫెయిల్‌ను కొలవండి.

ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పద్ధతి యొక్క కొలత ఖచ్చితత్వంలో వ్యత్యాసం ప్రధానంగా అమరిక పద్ధతి నుండి వస్తుంది. వివిధ అమరిక పద్ధతుల ప్రకారం, దీనిని స్లాట్ (షార్ట్-లైన్-ఓపెన్-త్రూ), మల్టీ-లైన్ TRL (త్రూ-రిఫ్లెక్ట్-లైన్) మరియు ఎకాల్ (ఎలక్ట్రానిక్ కాలిబ్రేషన్) ఎలక్ట్రానిక్ కాలిబ్రేషన్ పద్ధతులుగా విభజించవచ్చు.

SLOT సాధారణంగా ప్రామాణిక అమరిక పద్ధతిగా పరిగణించబడుతుంది [5]. అమరిక మోడల్ 12 ఎర్రర్ పారామితులను కలిగి ఉంది. స్లాట్ పద్ధతి యొక్క అమరిక ఖచ్చితత్వం అమరిక భాగాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అధిక-ఖచ్చితమైన అమరిక భాగాలు కొలిచే పరికరాల తయారీదారులచే అందించబడతాయి, అయితే అమరిక భాగాలు ఖరీదైనవి మరియు సాధారణంగా ఏకాక్షక వాతావరణానికి మాత్రమే సరిపోతాయి, క్రమాంకనం సమయం తీసుకుంటుంది మరియు కొలత టెర్మినల్స్ సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ రేఖాగణితంగా పెరుగుతుంది.

మల్టీ-లైన్ TRL పద్ధతి ప్రధానంగా నాన్-కోక్సియల్ కాలిబ్రేషన్ కొలత కోసం ఉపయోగించబడుతుంది [6]. వినియోగదారు ఉపయోగించే ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ మెటీరియల్ మరియు టెస్ట్ ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రకారం, TRL క్రమాంకన భాగాలు రూపొందించబడ్డాయి మరియు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, మూర్తి 2లో చూపిన విధంగా. SLOT కంటే మల్టీ-లైన్ TRL రూపకల్పన మరియు తయారీకి సులభంగా ఉన్నప్పటికీ, క్రమాంకనం సమయం కొలత టెర్మినల్స్ సంఖ్య పెరుగుదలతో బహుళ-లైన్ TRL పద్ధతి కూడా జ్యామితీయంగా పెరుగుతుంది.

సమయం తీసుకునే క్రమాంకనం యొక్క సమస్యను పరిష్కరించడానికి, కొలత పరికరాల తయారీదారులు Ecal ఎలక్ట్రానిక్ క్రమాంకనం పద్ధతిని ప్రవేశపెట్టారు [7]. Ecal ఒక ప్రసార ప్రమాణం. అమరిక ఖచ్చితత్వం ప్రధానంగా అసలు అమరిక భాగాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అదే సమయంలో, టెస్ట్ కేబుల్ యొక్క స్థిరత్వం మరియు టెస్ట్ ఫిక్చర్ పరికరం యొక్క నకిలీ పరీక్షించబడతాయి. పనితీరు మరియు పరీక్ష ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క ఇంటర్‌పోలేషన్ అల్గోరిథం కూడా పరీక్ష ఖచ్చితత్వంపై ప్రభావం చూపుతుంది. సాధారణంగా, పరీక్ష కేబుల్ చివరి వరకు రిఫరెన్స్ ఉపరితలాన్ని క్రమాంకనం చేయడానికి ఎలక్ట్రానిక్ కాలిబ్రేషన్ కిట్‌ను ఉపయోగించండి, ఆపై ఫిక్చర్ యొక్క కేబుల్ పొడవును భర్తీ చేయడానికి డీ-ఎంబెడ్డింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించండి. మూర్తి 3లో చూపిన విధంగా.

డిఫరెన్షియల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క చొప్పించే నష్టాన్ని ఉదాహరణగా పొందేందుకు, మూడు అమరిక పద్ధతుల పోలిక టేబుల్ 1లో చూపబడింది.

2.2 ప్రభావవంతమైన బ్యాండ్‌విడ్త్ పద్ధతి

ఎఫెక్టివ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ (EBW) అనేది ఖచ్చితమైన అర్థంలో ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ నష్టం α యొక్క గుణాత్మక కొలత. ఇది చొప్పించే నష్టం యొక్క పరిమాణాత్మక విలువను అందించదు, కానీ ఇది EBW అనే పరామితిని అందిస్తుంది. ప్రభావవంతమైన బ్యాండ్‌విడ్త్ పద్ధతి TDR ద్వారా ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌కు నిర్దిష్ట రైజ్ టైమ్‌తో స్టెప్ సిగ్నల్‌ను ప్రసారం చేయడం, TDR పరికరం మరియు DUT కనెక్ట్ అయిన తర్వాత పెరుగుదల సమయం యొక్క గరిష్ట వాలును కొలవడం మరియు దానిని MVలో లాస్ ఫ్యాక్టర్‌గా గుర్తించడం. /లు. మరింత ఖచ్చితంగా, ఇది నిర్ధారిస్తుంది సాపేక్ష మొత్తం నష్ట కారకం, ఇది ఉపరితలం నుండి ఉపరితలం లేదా పొర నుండి పొర వరకు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ నష్టంలో మార్పులను గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది [8]. పరికరం నుండి గరిష్ట వాలును నేరుగా కొలవవచ్చు కాబట్టి, ప్రభావవంతమైన బ్యాండ్‌విడ్త్ పద్ధతి తరచుగా ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌ల భారీ ఉత్పత్తి పరీక్ష కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. EBW పరీక్ష యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మూర్తి 4లో చూపబడింది.

2.3 రూట్ పల్స్ శక్తి పద్ధతి

రూట్ ఇంపల్స్ ఎనర్జీ (RIE) సాధారణంగా రిఫరెన్స్ లాస్ లైన్ మరియు టెస్ట్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క TDR వేవ్‌ఫారమ్‌లను పొందేందుకు TDR పరికరాన్ని ఉపయోగిస్తుంది, ఆపై TDR వేవ్‌ఫారమ్‌లపై సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ చేస్తుంది. RIE పరీక్ష ప్రక్రియ మూర్తి 5లో చూపబడింది:

2.4 చిన్న పల్స్ ప్రచారం పద్ధతి

చిన్న పల్స్ ప్రచారం పద్ధతి (షార్ట్ పల్స్ ప్రచారం, SPP గా సూచిస్తారు) పరీక్ష సూత్రం 30 మిమీ మరియు 100 మిమీ వంటి విభిన్న పొడవుల రెండు ప్రసార మార్గాలను కొలవడం మరియు రెండింటి మధ్య వ్యత్యాసాన్ని కొలవడం ద్వారా పారామీటర్ అటెన్యుయేషన్ కోఎఫీషియంట్ మరియు ఫేజ్‌ను సంగ్రహించడం. ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ పొడవులు. స్థిరంగా, ఫిగర్ 6లో చూపిన విధంగా. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించడం ద్వారా కనెక్టర్లు, కేబుల్స్, ప్రోబ్స్ మరియు ఓసిల్లోస్కోప్ ఖచ్చితత్వం యొక్క ప్రభావాన్ని తగ్గించవచ్చు. అధిక-పనితీరు గల TDR సాధనాలు మరియు IFN (ఇంపల్స్ ఫార్మింగ్ నెట్‌వర్క్) ఉపయోగించినట్లయితే, పరీక్ష ఫ్రీక్వెన్సీ 40 GHz వరకు ఉంటుంది.

2.5 సింగిల్-ఎండ్ TDR డిఫరెన్షియల్ ఇన్సర్షన్ లాస్ మెథడ్

సింగిల్-ఎండ్ TDR నుండి డిఫరెన్షియల్ ఇన్సర్షన్ లాస్ (SET2DIL) అనేది 4-పోర్ట్ VNA ఉపయోగించి అవకలన చొప్పించే నష్ట పరీక్ష నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. ఈ పద్ధతి అవకలన ప్రసార రేఖకు TDR దశ ప్రతిస్పందనను ప్రసారం చేయడానికి రెండు-పోర్ట్ TDR పరికరాన్ని ఉపయోగిస్తుంది, మూర్తి 7లో చూపిన విధంగా అవకలన ప్రసార రేఖ ముగింపు చిన్నది. SET2DIL పద్ధతి యొక్క సాధారణ కొలత ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధి 2 GHz ~ 12 GHz, మరియు కొలత ఖచ్చితత్వం ప్రధానంగా పరీక్ష కేబుల్ యొక్క అస్థిరమైన ఆలస్యం మరియు DUT యొక్క ఇంపెడెన్స్ అసమతుల్యత ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. SET2DIL పద్ధతి యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే ఖరీదైన 4-పోర్ట్ VNA మరియు దాని అమరిక భాగాలను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం లేదు. పరీక్షించిన భాగం యొక్క ప్రసార రేఖ యొక్క పొడవు VNA పద్ధతిలో సగం మాత్రమే. అమరిక భాగం ఒక సాధారణ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది మరియు అమరిక సమయం బాగా తగ్గించబడుతుంది. ఇది PCB తయారీకి చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది. మూర్తి 8లో చూపిన విధంగా బ్యాచ్ పరీక్ష.

3 పరీక్ష పరికరాలు మరియు పరీక్ష ఫలితాలు

SET2DIL టెస్ట్ బోర్డ్, SPP టెస్ట్ బోర్డ్ మరియు మల్టీ-లైన్ TRL టెస్ట్ బోర్డ్‌లు CCLని ఉపయోగించి డీఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం 3.8, విద్యుద్వాహక నష్టం 0.008 మరియు RTF కాపర్ ఫాయిల్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి; పరీక్ష పరికరాలు DSA8300 నమూనా ఒస్సిల్లోస్కోప్ మరియు E5071C వెక్టర్ నెట్‌వర్క్ ఎనలైజర్; ప్రతి పద్ధతి యొక్క అవకలన చొప్పించడం నష్టం పరీక్ష ఫలితాలు టేబుల్ 2లో చూపబడ్డాయి.

4 తీర్మానం

ఈ కథనం ప్రధానంగా ప్రస్తుతం పరిశ్రమలో ఉపయోగిస్తున్న అనేక PCB ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ సిగ్నల్ లాస్ కొలత పద్ధతులను పరిచయం చేస్తుంది. ఉపయోగించిన వివిధ పరీక్షా పద్ధతుల కారణంగా, కొలిచిన చొప్పించే నష్టం విలువలు భిన్నంగా ఉంటాయి మరియు పరీక్ష ఫలితాలను నేరుగా అడ్డంగా పోల్చలేము. అందువల్ల, వివిధ సాంకేతిక పద్ధతుల యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితుల ప్రకారం తగిన సిగ్నల్ నష్ట పరీక్ష సాంకేతికతను ఎంపిక చేసుకోవాలి మరియు వారి స్వంత అవసరాలతో కలిపి ఉండాలి.