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高速PCB设计中真差分TDR测试事理、特点有哪些?_暗记_测试

乖囧猫 2024-11-08 03:33:38 0

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为了提高传输速率和传输间隔,打算机行业和通信行业越来越多的采取高速串行总线。
芯片之间、板卡之间、背板和业务板之间实现高速互联。

这些高速串行总线的速率从以往USB2.0、LVDS以及FireWire1394的几百Mbps到本日的PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2 、XAUI/2XAUI、XFI的几个Gbps乃至10Gbps。

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打算机以及通信行业的PCB客户对差分走线的阻抗掌握哀求越来越高。
这使PCB生产商以及高速PCB设计职员所面临的前所未有的寻衅。

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(图片来自网络侵删)

二、IPC-TM-650手册以及PCB特色阻抗测试背景

IPC-TM-650测试手册是一套非常全面的PCB行业测试规范,从PCB的机器特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等各方面给出了非常详尽的测试方法以及测试哀求。

个中PCB板电气特性哀求在第2.5节中描述,而个中的2.5.5.7a,则全面的先容了PCB特色阻抗测试方法和对相应的测试仪器哀求,重点包括单端走线和差分走线的阻抗测试。

三、TDR的基本事理及IPC-TM-650对TDR设备的基本哀求

3.1 TDR的基本事理

图1是一个阶跃旗子暗记在传输线(如PCB的走线)上传输时的示意图。
而传输线是通过电介质与GND分隔的,就像无数个眇小的电容的并联。

电旗子暗记到达某个位置时,就会令该位置上的电压产生变革,就像是给电容充电。

因此,传输线在此位置上是有对地的电流回路的,因此就有阻抗的存在。
但是该阻抗只有阶跃旗子暗记自身才能“觉得到”,这便是我们所说的特色阻抗。

图1、阶跃旗子暗记在传输中的传输情形

当传输线上涌现阻抗不连续的征象时,在阻抗变革的地方阶跃旗子暗记就会产生反射的征象,如果将反射旗子暗记进行取样并显示在示波器的屏幕上,就会得出如图2所示的波形,从波形中我们可以看出一条被测试的传输线在不同位置上的阻抗变革。

同时我们可以比较图2中的两个波形。
这是利用两台分辨率不同的TDR设备在测试同一条传输线时得到的测试结果。
对付传输线阻抗变革的反响一个明显而另一个不明显。

TDR设备感知传输线阻抗不连续的分辨率取决于TDR设备所发出的阶跃旗子暗记上升韶光的快慢,上升韶光快所得到的分辨率就高。

而TDR设备的上升韶光每每和测试系统的带宽紧密干系,带宽高的测试系统有更快的上升韶光。

图2、TDR测试反响传输线的阻扰信息

从其余一个角度来考虑,TDR设备的系统带脱期制了TDR测试的分辨率。
在IPC-TM-650测试手册中对TDR设备的上升韶光是按照系统上升韶光(tsys)来定义的。

当我们要丈量一台TDR设备的系统上升韶光时,我们可以短路一台TDR设备的输出,此时可以测出该TDR设备的(tsys)(上升韶光以及低落韶光)。
例如图3的TDR设备的系统上升韶光就高达28ps旁边。

图3、一TDR设备的上升-低落韶光测良结果

图4是另一台TDR设备的系统上升/低落韶光的测试结果,系统的上升/低落韶光在38ps~40ps之间。

可见不同的TDR设备在系统上升/低落韶光上是有很大的差异的,由此带来的便是传输线阻抗测试分辨率的很大不同。

图4、另一台TDR设备的上升-低落韶光测良结果

系统上升韶光和分辨率的关系可以用下列的公式来描述:

Resolution= (tsysV)/2

V为电旗子暗记在被测试传输线上的传输速率

为了方便测试者理解TDR测试的分辨率以及PCB板走线的最小测试长度,在IPC-TM-650测试手册的表(图5)中给出了速查数据。

图5、IPC-TM-650测试手册给出的对照表

3.2 IPC-TM-650手册对差分TDR设备的基本哀求

IPC-TM-650测试手册是一套非常全面的PCB行业测试规范,从PCB的机器特性、化学特性、物理特性、电气特性、环境特性等各方面给出了非常详尽的测试方法以及测试哀求。

在以往的IPC-TM-650手册中,对PCB差分TDR测试的哀求较为宽松。
手册中许可测试者根据TDR测试设备的情形利用两种不同的方法。

方法一:

当测试者拥有差分TDR测试设备时,测试设备同时打出两个幅度相等、方向相反的阶跃脉冲,并通过这对差分旗子暗记的相互浸染直接测出差分走线的阻抗。

方法二:

当测试者没有差分TDR测试设备时,测试设备在差分走线(A线与B线)时,先在A线上打出阶跃旗子暗记,测试A阶跃旗子暗记在A线上的反射特性记作AA,同时测出A阶跃旗子暗记在B线上的感应旗子暗记,记录为BA。

随后,在B线上打出阶跃旗子暗记,测试B阶跃旗子暗记在B线上的反射特性记作BB,同时测出B阶跃旗子暗记在A线上的感应旗子暗记,记录为AB。

通过对得到的AA、AB、BB、BA四个数值进行打算可以得出差分走线的阻抗。
该方法又叫做“Super-Position”。

(来源:EDA365电子论坛)

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