Точные измерения на высокоскоростных цифровых сигнальных линиях с помощью анализатора цепей R&S®ZNB

В связи с постоянным повышением скоростей передачи данных аспекты целостности сигналов для высокоскоростных цифровых устройств и используемых компонентов становятся все более сложными. В частности, на более высоких скоростях передачи данных векторные анализаторы цепей (ВАЦ) все больше заменяют традиционные рефлектометры, работающие во временной области (TDR), для тестирования пассивных компонентов, таких как разъемы, кабели, печатные платы и т. д. Пользователи получают преимущество за счет повышенных показателей точности, быстродействия и устойчивости ВАЦ к воздействию электростатических разрядов, что делает ВАЦ предпочтительным устройством в этой области.

measurements-high-speed-digital-signal-lines-znb_ac_5214-6800-92_01.png

Задача

При решении таких задач, как проверка цифровых высокоскоростных структур передачи сигнала на печатных платах, измерения должны выполняться в определенных слоях без влияния пробников, контактных площадок пробников, межслойных переходов, вводов и выводов. Для этого требуются точные алгоритмы экстракции исследуемых параметров, чтобы рассчитывать и устранять эти влияния из результатов измерений. Должен оставаться только результат для интересующей области.

Решение для тестирования

В качестве примера ниже приведена установка для проверки высокоскоростных дифференциальных сигнальных линий на печатной плате на частотах до 20 ГГц. Установка основывается на четырехпортовом ВАЦ R&S®ZNB20. Соответствующие средства экстракции исследуемых параметров (например, Delta-L, EMStar Delta-L+, EMStar Smart Fixture Deembedding (SFD) или AtaiTec In-Situ Deembedding (ISD)) могут работать непосредственно в R&S®ZNB20, благодаря чему не требуется внешний ПК.

Помимо фактической трассы сигнала для измерений тест-купоны печатной платы также обычно содержат трассу сигнала меньшей длины, чтобы упростить экстракцию исследуемых параметров. Для подключения прибора R&S®ZNB20 к этим трассам сигналов используются дифференциальные пробники печатных плат (например, от PacketMicro).

Испытательная установка

Автоматизация процесса

Чтобы упростить эту процедуру и помочь оператору выполнять этапы тестирования, оно обычно автоматизируется с использованием ПО. Слева на снимке экрана показан пример трех этапов этой процедуры тестирования:

  • Измерение короткой структуры 2×thru (short) для экстракции исследуемых параметров, результаты в левом столбце
  • Измерение длинной структуры total (long), результаты в центральном столбце.
  • Расчет для интересующей области на основе выбранного метода экстракции исследуемых параметров, результаты в правом столбце.

Для измерений 2×thru (short) и total (long) зависимость импеданса от времени для обоих пробников отображается над вносимыми потерями. Таким образом можно просто и быстро определить, требуется ли повторная регулировка пробника.

Глазковая диаграмма

Для дальнейших исследований можно использовать опцию R&S®ZNB-K20, чтобы анализировать глазковую диаграмму для интересующей области. Эта опция также позволяет проверить влияние предыскажения, шума, джиттера и выравнивания на глазковой диаграмме. Кроме того обеспечиваются тестирование по маске с заключением «ГОДЕН/НЕ ГОДЕН» и статистические результаты.

Заключение

Анализатор цепей R&S®ZNB содержит в одном приборе все функции, необходимые для тестирования цифровых высокоскоростных структур передачи сигнала на печатных платах. В приборе можно устанавливать дополнительные инструменты для экстракции исследуемых параметров, чтобы устранять влияние пробников, контактных площадок пробников, межслойных переходов, вводов и выводов.

Информация для заказа
Наименование Кол-во Тип Код заказа
Векторный анализатор цепей
Векторный анализатор цепей, 4 порта, от 100 кГц до 20 ГГц, разъемы PC 3.5 1 R&S®ZNB20 1311.6010.64
Анализ во временной области 1 R&S®ZNB-K2 1316.0156.02
Расширенный анализ во временной области 1 R&S®ZNB-K20 1326.8072.02
Модуль или комплект для калибровки
Модуль калибровки, от 10 МГц до 24 ГГц, 4 порта, 3,5 мм (гнездо) 1 R&S®ZV-Z52 1164.0521.30
Комплект для калибровки, 50 Ом, от 0 Гц до 24 ГГц, 3,5 мм (штекер/гнездо) 1 R&S®ZV-Z235 5011.6542.02