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将测量的3-Gbps眼图SMC绝缘板与经

作者:admin 来源:本站 日期:2019-10-09 20:19:32

  )会对数据信号产生负面影响完整性。为了以数千兆位的速度成功传输数据,设计人员必须模拟他们的系统,并且通常必须使用非正统的构造技术。这些方法不仅可以增加数字系统生产成本,还可以增加设计成本。

  制造了一套印刷线路板。工程师使用这些电路板收集有关高速信号特性的大量数据。通过这些数据,工程师能够预测使用传统印刷电路板

  线路板和带有连接器的典型信号路径的特性。捕获基本的印刷线路板特性需要在带状线和微带几何形状中构造直的50和75W传输线英寸长的单端和差分类型。测试板还包括5至19密耳宽的迹线。改变印刷线路板叠层使得多个板能够保持恒定的阻抗和走线宽度。包括走线长度,宽度和阻抗的排列使得能够全面表征许多传输结构几何结构。

  rs4350陶瓷材料。后一组板使用了Arlon CLTE,一种玻璃纤维增强PTFE材料。表1显示了制造商为这些材料列出的电气特性。

  然而,很快就会发现时域眼图测试无法提供所有所需信息。首先,测试设备的运行速度只能达到3 Gbps,这太低了,无法满足项目的目标。其次,当您使用频率而不是时域数据时,提取材料和传输线参数会更容易。

  为了解决这两个问题,设计人员更多地依赖于来自测试板的频率数据。来自网络分析仪的数据使频域测量高达6 GHz,可以对应高达10 Gbps的数字数据速率,具体取决于时域信号的上升时间。网络分析仪测量可以计算关键的介电材料参数,例如介电常数和损耗角正切。傅里叶变换算法可以轻松地将频率数据转换为更好理解的时域数据。通过这种方法,工程师可以轻松地分离或“去嵌入”测试结构的影响。

  为了消除测试点对测量数据的影响,工程师使用了直通反射线(TRL)嵌入。该技术表征并从整体测量中去除测试点引入的可重复测量误差。图2显示了TRL去嵌入对测量数据的影响。黑线 幅度,蓝线 幅度。正如所料,S 21 向上移动,因为在去除反射后更多的能量通过结构。请注意,S 11 现在在所有频率都为零,因为匹配的50W系统中没有反射。

  去嵌入频率数据对于每种材料中的板迹,然后允许提取基本材料参数。您可以从S 21 的相速度数学推导材料的介电常数,并从S 材料的损耗角正切21 的幅度。图3显示了每种电路板材料的测量的去嵌入介电常数。图4显示了相应的损耗角正切。

  将测量的3-Gbps眼图与经过转换的3-Gbps眼图进行比较,验证了该方法(图6和图7)。图6显示了直接测量的18英寸眼图。 FR4中的路径。图7显示了通过将频域测量转换为时域而为相同路径创建的眼图。几乎的相关性提供了变换技术的可信度。

  去嵌入和变换技术产生的结果是所有介质材料中的50W带状线 Gbps。该数据涵盖5至19密耳宽,6至18英寸长的迹线。数据显示,对于给定的迹线长度,您可以从Rogers 4350中更窄的迹线中更宽的迹线相同的信号性能。相反,使用固定的迹线宽度,您可以在Arlon CLTE中实现相同的信号保真度,使用的迹线中的两倍。

  通常,测试数据显示Rogers 4350和Arlon CLTE提供了显着的电气优于FR4和Getek的优势。图8显示了通过50W,12密耳,18英寸的60-psec,9.6-Gbps,K28.5信号的输出眼图性能。每种材料中的带状线-用于空闲模式。)Rogers 4350和Arlon CLTE的眼图开口分别为426和520 mV,而FR4和Getek的开口仅为238和268 mV,分别。在这种高数据速率下,Rogers 4350和Arlon CLTE材料的开眼率几乎是FR4的两倍。替代介电材料的优点很明显。更重要的是,图8显示印刷线路板材料可以在合理距离内支持接近10 Gbps的数字信号传输速度。

  测试板的子卡到背板到子卡部分允许检查信号性能。一个系统。这些连接类似于测试板的仅跟踪部分,除了每个信号路径包括两个Amp HS3连接器。图9显示了其余示例的信号路径的连接器位置和尺寸。测试点和其他不连续性影响仍保留在系统测试数据中,因为这些影响显示了真实系统组件如何降低信号性能。为了测量信号衰减,工程师逐步提高了数据速率。

  在2.4 Gbps时,系统的输出眼图显示所有四种介电材料都允许令人满意的系统操作(图9)。输入比特幅度为1V时,FR4材料中差情况下输出眼图开度为2.4 Gbps,为733 mV。 Getek,Rogers 4350和Arlon CLTE都显示出超过790 mV的眼图开度。

  在4.8 Gbps时,系统产生了微不足道的结果。在FR4和Getek中,输出眼图开度分别仅为218和227 mV。在Rogers 4350和Arlon CLTE中,眼孔分别为378和516 mV(图10)。对眼图的检查表明,FR4和Getek的系统性能在4.8 Gbps时可能是不可接受的。相比之下,Rogers 4350和Arlon CLTE都提供了足够的改进,可提供可能接受的系统性能。

  在9.6 Gbps时,系统使用任何介电材料都会产生不可接受的结果。所有输出眼图都被关闭(图11)。当您将图11的9.6-Gbps系统结果与图8的9.6-Gbps仅跟踪结果进行比较时,您会发现将互连结构引入信号路径会显着降低信号质量。虽然仅以9.6 Gbps的跟踪性能是合理可接受的,但即使使用替代介电材料,系统在相同速度下的性能也是不可接受的。

  在信号速度低于2.4 Gbps时,替代介电材料提供了FR4的优势有限。在大约4.8 Gbps的速度下,Getek的性能与良好的FR4相似,而Rogers 4350和Arlon CLTE的性能明显更好。在接近9.6 Gbps的速度下,替代介电材料可提高跟踪性能,但系统组件(如连接器和电镀通孔)往往会主导信号损失。因此,在9.6 Gbps时,系统的行为方式不能反映替代介电材料的性能改进,并且往往与FR4系统的行为无法区分。

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