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高速差分過孔特性研究

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發(fā)表于 2020-4-17 15:21:13 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛
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% {! v2 O, I  d4 i; k/ t5 Y1 ?對于SI工程師而言,沒有什么事情比把PCB結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果擬合上更令他們感到開心的了。因為能做到這一步,說明了仿真的可靠性,進而可以通過仿真解決大部分的問題,這可謂是PCB行業(yè)的一大福音。
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  x% R+ m; i: V! g! C' h這也是我們高速先生一直以來的夢想,仿測擬合,雖然只是很簡單的四個字,但是需要包含的理論知識,軟件使用以及測試方法卻需要很長時間的積累。高速先生也在這方面一直在做深入的研究,發(fā)現(xiàn)這的確是一個苦差事。剛好今年的文章中就有一篇講得比較透徹的仿真測試擬合的案例,下面我們一起來看看。
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" T# a, B- u1 T5 y9 Z& t4 F題目有點長,但是也很容易理解,講的就是對差分過孔的分析,分析的方法就是通過仿真和測試進行擬合。
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大家可能覺得無非就是一對過孔嘛,會3D仿真的人不用半天就能把它建模出來,測試嘛,投一塊測試板,然后把這對孔做上去,通過網(wǎng)絡(luò)分析儀一測不就OK了嗎。恩,總體思路的確是這樣,但是隨著文章的深入你會發(fā)現(xiàn)就有一些因素實際上很難去把控。
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文章的開場白,首先是對過孔的特性進行一番介紹,例如過孔的危害是怎么樣的,會影響阻抗啦,會減緩上升時間之類。
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然后給出的總體思路與大家的不謀而合,你會發(fā)現(xiàn)除了我們上面說到的那幾個核心步驟之外,還多了一些有的朋友可能沒聽過的步驟,例如de-skew、de-embedding等等,這都是測試中會遇到的專業(yè)術(shù)語,我們這里先不講,賣個關(guān)子哈。
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本文需要進行仿真測試對比的是一對從L7層換到L16層的過孔,通過做一根L7層和L16層的走線把兩邊去嵌掉,得到我們所關(guān)心的過孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。
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! q- P: x9 _1 Y1 i+ p, W在去嵌之前,作者先用網(wǎng)分測試出上面三個結(jié)構(gòu)的參數(shù),結(jié)果似乎有點奇怪。為什么L16層的走線損耗差得那么厲害,甚至比多一對孔的L7轉(zhuǎn)L16的結(jié)構(gòu)還差呢?這說不過去!$ t1 J4 a% x; [, }% q

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) p* D! X0 c( x2 H2 X7 K& r* j! ^當作者看到上面結(jié)果的模態(tài)轉(zhuǎn)換也是L16層比較差的時候,大概知道了原因,肯定是由于這對差分線的P和N之間有延時差,也就是skew造成的。然后立馬把L7和L16的走線的P和N單端線的延時拿出來一比,果然證實了這一點。L16層的P和N的延時非常的大,因此造成了損耗在高頻的急劇下降。; Q. Q5 U) {& E: C- n. ?  D. f& R

4 D0 u5 a$ [( X' o8 h3 `% K! \5 h4 Y7 L4 }+ a7 ]

. r1 T' }' P: G如果大家沒注意這一點,直接拿來去嵌的話會怎么樣呢?很可能會得到一個錯誤的S參數(shù),高于0dB。1 F8 ^; f8 G5 j0 g5 ~# L. Q( A

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6 _3 K0 E) L- @為什么P和N會有那么大的skew?主要原因還是由于玻纖效應的影響。L7層和L16層其實都遇到了玻纖效應,只不過程度不同而已,這也從側(cè)面說明了玻纖效應的概率性。
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- {" R8 y! S) Z6 P6 V- A如同前文所說,如果我們就這樣去嵌的話,得到了所謂過孔的結(jié)果就是下圖這樣的。; q0 z) v% c  X2 ^# O

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/ {9 z/ p$ N5 ]- z那我們應該怎么辦呢?難道需要重新再投一板測試板?先不用哈,我們看看能不能在當前測試數(shù)據(jù)的情況下做一些優(yōu)化,把skew給去掉,也就是de-skew了。( L' |' B1 y' ?
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這是本文最核心的內(nèi)容,也是最難理解的一步。它通過損耗與相位之間的公式,從中反推出相位差,然后通過補償?shù)姆绞桨褍蛇叺膕kew抹平。
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完成這一步運算之后,再來看優(yōu)化后的測試數(shù)據(jù),就會發(fā)現(xiàn),skew的影響基本沒有了。: _& j3 W: X/ g; E' I. ?* n0 Q

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2 ]( ~5 p+ I! \/ M優(yōu)化后的損耗測試結(jié)果就和我們預期的比較吻合了。
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這個時候再去通過相關(guān)去嵌軟件,就能真正的進行去嵌,得到過孔的真實參數(shù)。5 K) u# ^" X/ a
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4 j3 A8 G* N! {* O有了測試結(jié)果,后面就要進行仿真了。仿真相對難度小一點,通過對過孔的幾個參數(shù)進行掃描,考慮一定的加工誤差之后,就能確定一組加工后的參數(shù)值,從而使過孔的仿真結(jié)果和測試結(jié)果達到基本的吻合了。8 j" d3 E4 p7 C. Y6 h2 L
5 t8 {7 T) L5 p. o/ h% b# b

  R0 X% {: A  Y5 d3 U% o1 d好,篇幅關(guān)系,本文的主要內(nèi)容就和大家分享到這里了。0 Z9 y) G* L( W% J4 C9 i

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