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大家好,小科来为大家解答以上问题。为什么PCB衰减大得离谱这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
1、高速先生在测试夹具中看到了各种损耗测试结果。如果你想象一个只有几英寸的PCB走线和SMA连接器在最坏的情况下能达到多大的损耗,那么高速先生测出来的结果绝对会超出你的想象!
2、让我们来猜猜,好吗?PCB走线长度约为2.5英寸,如果频率不是很高,那么在5GHz的频率下,损耗能有多大?1dB、2dB、5db?好吧,让我们猜得更夸张一点。10dB够吗?任何在SI理论或测试方面有一些经验的人,或者对板参数有一些了解的人,对于仅2.5英寸的痕量损失都会有他们自己的预期范围。
3、当你以为已经猜到了10dB的损耗,甚至怀疑自己在说什么的时候,高速先生就忍不住告诉你,高速先生测到了一条2.5英寸的走线损耗超过20dB@5GHz。
4、但这真的发生在高速先生面前。
5、客户设计的芯片测试卡具板,其中芯片的重要输出引脚通过SMA连接器引出至示波器进行眼图测试,速度为10Gbps,即基频为5GHz。测试结果显示,眼图实际上是闭合的,引出线实际上并不长,也就是2.5英寸左右。
6、客户还用网络分析仪测试了同样的2.5英寸去嵌入痕迹,也就是我们常说的2xthru痕迹,发现损失大得惊人,结果如下。
7、高速度先生看到这个结果真的很惊讶。客户还把固定板寄给了我们。在看PCB设计之前,我们也先测试了一下,发现确实是一样的结果。
8、在高苏先生看来,20dB以上5GHz的衰减绝对是不正常的,简单布线的损耗即使用最普通的板也不会那么大。
9、所以我们决定结合PCB设计和测试夹具一起看。
10、首先我们看到PCB设计的2xthru走线看起来如下,两端是SMA连接器,中间是2.5英寸的走线,感觉没什么特别的。
11、从层压板上看,印刷电路板的厚度为3毫米。
12、我们看到布线走到TOP层,然后我们看了看SMA连接器的放置位置,打开丝网层发现SMA头也放置在TOP层!也就是说,它与布线在同一侧。
13、看到这里,高速先生已经可以想象过度亏损的原因了。
14、结合测试夹具,我们可以看到形状记忆合金头以与丝网印刷相同的方式焊接在顶层。
15、最后,高速先生看了一下所使用的SMA连接器的文档,发现是一个引脚长度为4 mm的引脚焊接连接器。
16、收集到以上信息后,高先生的速度就可以揭晓谜底了。
17、根据模型的外观和实际焊接情况,我们绘制了以下示意图。估计大家一看就明白问题了!
18、和这个测试夹具一样,如果从TOP层进行焊接,布线在TOP层,SMA连接器的整个板厚和引脚长度就是这个信号的短截线,如果只考虑引脚长度,短截线也达到4mm。
19、根据我们的反射理论,它肯定会对5GHz信号产生巨大的影响。
20、为了更直观地证明这个想法,我们在SMA连接器的模型模拟板上模拟了走线,模拟结果可以很好地与实际测量结果对应!
21、后来,我们把结论和模拟数据告诉了客户。客户说当时可能没有过多考虑信号完整性,只是觉得如果走线在TOP层,然后在TOP层焊接SMA连接器,识别测试走线会更方便。
22、直到听到高速先生的结论,我才意识到。
23、事情已经在这里做了,原因也已经找清楚了。
24、高速先生可以为客户做更多的事情。在客户目前的测试夹具上,看看有没有办法在现成的板上进行优化。
25、我们看到目前信号质量差是由于SMA连接器焊接到表层造成的,STUB达到针长的4mm。如果我们从底层焊接SMA连接器,会有什么效果?
26、从反向模型来看,存根将变得非常短。此时,让我们先对这个模型进行模拟。从模拟结果来看,这种2xthru布线的性能变得非常理想。
27、所以让客户再次取下表层的SMA,然后从底层开始焊接。焊接完成后再次测试,芯片引脚到夹具的眼图变得很好,也证明了高苏先生的临时方法很有效!
28、综上所述,像本文这种情况,对于10Gbps速率的信号测试,SMA连接器本身的选择是可以的,但是需要注意各种短截线对信号的影响。
29、和很多朋友一样,之前他们只关注布线和过孔的短截线,但是SMA连接器本身的短截线的影响更为微妙和致命,所以我们必须对测试夹具的设计和SMA连接器的选择给予足够的重视,尤其是在高速测试夹具的场景中,短截线的问题往往是决定这个测试项目成败的关键!
本文到此结束,希望对大家有所帮助。
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