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PCB差动接线的阻抗控制技术

2019-07-02 点击量:

两种差分TDR测试方法的比较
 
方法一:真差测试方法如图6所示:步进信号A和步进信号B是一对具有相反方向,相等幅度和同时发布的差分步进信号。
 
我们不仅在差分TDR器件上看到差分步进信号,而且当我们使用实时示波器观察这对步进信号时,我们可以确认这是一个真正的差分信号。由于注入DUT(被测设备)的TDR步进脉冲是差分信号,因此TDR设备可以直接测量差分线的特征阻抗。
 
使用差分步进信号进行真正的差分TDR测试,对用户的最大好处是可以实现虚拟接地,如图7所示。
 
由于差分线和差分信号是平衡的,差分信号的中心电压点和地平面是相等的电位,所以当使用差分步进信号进行差分TDR测试时,不需要接地只要通道A和通道B保持在一起,就可以使用DUT。
 
方法二:“超位”方法(伪差)如图8所示,步进信号A和步进信号B不同时被击中,且方向不相反,所以步进信号注入到DUT根本不是差分信号。
 
在这个“伪差分TDR”设备的屏幕上,它通常由人工软件调整,因此我们看到的阶跃信号是在相同的时间和相反的方向发射的。但是如果我们使用实时示波器来观察这两个步进脉冲,我们可以看到如图9所示的波形,我们可以看出两个步进脉冲之间的实时定时关系,存在2us的时间差。
 
也就是说,这两个步进信号不是差分信号。这样的TDR步进脉冲被称为伪差分信号,因为它实际上没有实现高速差分信号传输过程,即,幅度相等,方向相反。
 
因此,这种方法不能直接测量DUT的差分阻抗,只能用软件计算的方法来模拟差分阻抗测试。在TDR设备上,计算的2幅度相等,并获得相反步进脉冲的极性。这种差分TDR测试的局限性在于,差分信号之间的同时相互作用无法实现,虚拟接地无法实现,并且当进行差分TDR测试时,通道A和通道B的探头必须有各自独立的接地点。出。
 
然而,在PCB板内部的实际差分线附近通常不会发现连接位置,这使得无法测量PCB板内的实际差分布线。为了解决“伪差分”TDR设备难以实现PCB板内部实际布线的差分TDR测量的问题,一般PCB制造商将做出带有PCB周围连接位置的差分布线测试条电路板,称为“优惠券”,图10是典型的PCB板,上面是测试的“优惠券”,下面是电路板内的实线。为了便于探头连接,测试点的间距一般非常大,高达100mil(即2.54mm),大大超过了差分线的间距。
 
同时,连接位置位于测试点旁边,间距也是100mil。
 
二。 “优惠券”测试的限制和差异
  从图10中我们可以看到测试“优惠券”与板内实际布线之间的区别:1,虽然线间距,线宽一致,但“优惠券”测试点间距固定为100mil(即初始值)双排直插式IC引脚间距),与板中实线的末端(即芯片引脚)间距不同,随着QFP,PLCC,BGA封装的出现,
 
芯片的引脚间距远小于双排直插式IC封装的间距(即“试样”测试点的间距)。 2,“优惠券”线是理想的直线,而板中的实线往往是弯曲的,多样的。
 
PCB设计人员和生产人员可以很容易地理想化“优惠券”线,但PCB板上的真实布线将导致布线由于各种因素而不规则。 3,“优惠券”和整板PCB板内部的实线位置不同。 “优惠券”位于PCB板的边缘,在PCB板工厂中通常会被制造商移除。
 
电路板中实际布线的位置是变化的,有些靠近电路板的边缘,有些位于电路板的中心。
 
由于存在第三,“优惠券”与PCB板位置上的实线不同。目前,PCB板设计有多层布线,需要在生产中加以抑制。当PCB板受压时,板上不同位置的压力不能一致,因此PCB板在不同位置的介电常数往往不一样,特性阻抗当然也不同。可以看出,PCB板“优惠券”的TDR测试不能完全反映PCB板中实际布线的真实特性阻抗。无论是PCB板制造商还是高速电路设计师,制造商都希望能够在真正的高速差分线路上直接进行PCB板的TDR测试,以获得最准确的特性阻抗信息。
 
阻碍实际测试的主要原因有以下两点:
 
很难找到差分TDR探头的接地点,而高速PCB设计人员在设计高速差分时不会在线路末端(即芯片引脚)附近设置固定间距接地点线,差分接线的末端(即
 
六。 TRUE差分TDR测试的优点当我们讨论差分TDR测试方法之前,我们了解到如果TDR设备发出的阶跃信号是差分信号,则可以实现虚拟接地,即差分TDR探测器不需要用被测试的PCB板接地。
 
只要在测试仪的手中有一个可调节间距的差分TDR探头,就可以完成测试。图11是差分TDR探头,在差分TDR测试的情况下带宽高达18GHz。
 
它的探头间距可以在0.5mm~4.5mm之间连续调节,即使在测试小于圆珠笔尖的测试点时也可以用一只手轻松完成。因为探头具有高达18GHz的带宽,所以可以获得高测试分辨率,而图12是测试差分线“优惠券”的结果。红色波形是“优惠券”的初始测试结果,然后是线上的小条带(红色圆圈中显示的部分),然后进行测试以获得测试结果,例如白色波形。
 
可以看出,贴纸引起的小阻抗不连续性也通过高带宽差分TDR探头清晰地反映出来。真正的差分TDR设备具有高带宽差分探头,用于PCB差分功能阻抗测试,无需在PCB板上找到连接位置,只要将探头调整到合适的间距,就可以轻松检测出真正的差分接线在PCB板内。

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