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测验平台上的阻抗测验计划

宽带阻抗受控系统的实现给中心电子构建部件——印刷电路板(PCB)的设计师、制造商和质量保证管理人员提出了艰巨的挑战。这个挑战不是源于缺乏电磁设计知识,而且源于PCB行业中巨大的价格压力:也就是说,在开

宽带阻抗受控体系的完成给中心电子构建部件——印刷电路板(PCB)的规划师、制造商和质量保证管理人员提出了艰巨的应战。这个应战不是源于缺少电磁规划常识,并且源于PCB职业中巨大的价格压力:也就是说,在开发人员看来彻底合适GHz规模时钟速率的抱负射频(RF)基材几乎没有运用过。

与此相反,在整个基材中介电常数(DC)不均匀的低本钱FR4资料却是常常运用。别的,将中心资料和半固化片压组成多层PCB常常导致几许上的不匀称,进一步添加了不确认性的来历。但是,为了满意规则的容差,许多PCB制造商供给对线路阻抗的查看服务,继而要求额定的阻抗测验板。这些测验板一般坐落PCB边际,因而只能部分代表散布在整个出产面板上的实践感兴趣传输线的特性。在最坏的情况下,被测的测验板或许在规则规模内,但实践感兴趣的传输线却不满意要求。

阻抗动摇常常是不行忍受的

除了资料和出产工艺的特别改动外,规划参数改动(比方层的改动,到GND平面、PCB鸿沟或其它传输线的间隔太短)也时有产生,终究导致不行忍受的传输线阻抗动摇。阻抗动摇的结果是时钟沿劣化,呈现码间搅扰,然后形成不行承受的误码率,终究导致功能劣化乃至体系毛病。

经过时域反射法(TDR)能以很高的精度确认线路阻抗。TDR技能从20世纪70年代就开始运用了,首要用于检测地下或海底电缆中产生的毛病。图1显现了根据TDR技能的阻抗丈量设备的框图。TDR自身只包含一个电压阶跃产生器和带数据采集单元的宽带采样器。



图1:一个根据TDR技能的阻抗丈量体系框图。


根本的丈量原理是这样的:电压产生器产生一个阶跃信号,经过适配器、电缆和探针传到待测设备(DUT)。当在待测设备的整个长度上时产生相互作用时,信号将阅历部分反射,并传回检测器,然后完成待测设备波形阻抗的空间丈量。许多人从雷达运用中了解这种根本原理,因而也常把TDR称为电缆雷达。

阶跃信号的上升时间tr确认了空间分辩率,因而应该尽或许短(关于Sequid DTDR-65来说,tr≈65ps,因而空间分辩率大约为5mm)。产生器和采样器(其模仿输入带宽至少是10GHz)之间的同步关于低噪声作业(即颤动值只要几个ps)来说至关重要。最抱负的是运用“真实直通的”采样器,不需要外部的信号分离器或耦合器。这种优点是清楚明了的,因为宽带信号分离器一般是阻性的,会添加插损和噪声。终究,TDR仪器还要有一个数据记载单元,这个单元一般是用微处理器或FPGA完成。

高频TDR设备正常情况下并不运用实时采样技能,而是运用次序或随机的采样技能。与频闪仪类似,这些设备凭仗合理的技能能够记载快速改动的周期性信号。数据处理和可视化使命一般在PC上履行,可彻底集成在高端仪器中,或经过USB或以太网衔接。

丈量物体到TDR的适配是一个要求很严的使命。举例来说,差分阻抗丈量有必要运用高精度的相位匹配电缆和探针。假如不能满意这个要求,偶数形式和奇数形式转化将下降丈量精度。别的,探针的头应该规划得与待测设备阻抗相匹配,才干完成或许最高精度的丈量。

商场上的不同体系

在越来越快的数字国际中,线路阻抗的丈量业已标明是现在最重要的TDR运用。图2显现了对无搅扰(绿色曲线)和有搅扰(赤色曲线)传输线的这种空间分辩式丈量比如。



图2:正确装置SMA衔接器(1,绿)和过错装置SMA衔接器(2,红)时RG 405同轴电缆的反射图。


只要传输途径上一切元件(不只包含蚀刻线,并且包含电缆、衔接器乃至%&&&&&%中的终端电阻)都是阻抗匹配的,才干在发送器和接收器之间完成无反射的信号传输,然后得到最高的比特率。因而,在评价差分和单端线的信号完整性时阻抗操控是一个很重要的要素。

开发人员和制造商能够从很多不同类型的差分TDR体系(DTDR)中挑选一种用于阻抗操控:从极具本钱效益的体系到特别贵重的体系。一些出名的丈量技能制造商供给高精度的高端TDR体系。这些体系能够在高速示波器范畴找到,一般都结合了必要的附件,如(D)TDR探针。这些设备十分合适用来丈量高达20Gbit/s及以上的传输体系。但是对高端设备制造商来说,阻抗操控好像仅仅一个利基商场。因而他们不供给专用的工业化解决方案,潜在用户在到达终究的“阻抗丈量”方针之前很快会迷失在很多一般的射频丈量技能之中。此外,因为其高功能和通用性,一切这些体系都归于高价格范畴,这使得出资缺少吸引力,特别是假如TDR不是继续运用时。

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