Test della perdita di inserzione delle strutture di segnale delle schede PCB con Delta‑L 4.0

Attività da eseguire

Quando si misura la perdita di inserzione di una traccia di segnale su un determinato strato della PCB, le connessioni di ingresso e di uscita, comprese le sonde e i vias della PCB, producono contributi indesiderati ai risultati e quindi devono essere rimosse dalla misura fino all'area di interesse. Delta L è un algoritmo sviluppato per eliminare matematicamente questi effetti e calcolare la perdita di inserzione per pollice di una traccia di segnale su un determinato strato della PCB, utilizzando strutture di segnale di diversa lunghezza. Il flusso di lavoro della misura con Delta L è completamente integrato negli analizzatori di reti vettoriali R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT e R&S®ZND nonché nell'opzione R&S®ZNx-K231.

La caratterizzazione completa di un'attrezzatura di prova e il relativo de-embedding spostano completamente il piano di riferimento dell'analizzatore di rete vettoriale (VNA) in una nuova posizione accanto al dispositivo in prova (DUT). Questo metodo può essere utilizzato per misurare tutti i tipi di dispositivi in prova. Questo non è il caso di Delta L, dove l'algoritmo suppone che il dispositivo in prova sia una linea di trasmissione quasi ideale su un determinato strato della PCB, caratterizzata solo da lunghezza e perdita. Il flusso di lavoro per la caratterizzazione completa dell'attrezzatura in prova e il deembedding è disponibile anche negli analizzatori di reti vettoriali R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT e R&S®ZND. Le opzioni corrispondenti sono R&S®ZNx-K210 (EZD), R&S®ZNx-K220 (ISD) e R&S®ZNx-K230 (SFD).

Nel caso in cui sia interessi solo la perdita di inserzione per pollice su un determinato strato della PCB, Delta L fornisce un metodo semplice e personalizzato per ottenere questi risultati misurando le strutture delle PCB con tre metodi diversi: 1L, 2L o 3L. Essi definiscono il numero di test coupon utilizzati con diverse lunghezze di traccia. La figura 2 mostra un esempio di metodo 2L utilizzando test coupon da 5 e 2 pollici.

Delta L 3.0 definisce la sonda, il lancio della sonda e il passo (1,0 mm), nonché l'algoritmo per calcolare la perdita di inserzione per pollice. Funziona fino a PCIe 4.0 e con frequenze fino a 20 GHz. Delta L 4.0 rappresenta una recente estensione per PCIe 5.0 e PCIe 6.0, che ridefinisce il lancio e il passo della sonda (0,5 mm) ed estende l'algoritmo fino a 40 GHz. L'opzione R&S®ZNx-K231 comprende il nuovo algoritmo Delta L 4.0, che può essere utilizzato sia per misure Delta L 4.0 che Delta L 3.0.

La soluzione di Rohde & Schwarz

La figura 1 illustra l'impostazione generale, la figura 3 mostra un primo piano delle sonde per Delta L 4.0 utilizzate e della scheda di test, mentre la figura 4 mostra un ulteriore primo piano del lancio delle sonde. L'analizzatore di reti vettoriale viene calibrato fino all'estremità dei cavi coassiali, ad esempio utilizzando l'unità di calibrazione automatica R&S®ZN-Z54.

Con l'opzione R&S®ZNx-K231, il flusso di lavoro della misura con Delta L è completamente integrato negli analizzatori di reti vettoriali R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT e R&S®ZND. La sua implementazione supporta i metodi 1L, 2L e 3L, utilizzando test coupon con 1, 2 o 3 lunghezze diverse. Essendo integrata all'interno dello strumento, elimina completamente la necessità di postelaborazione su un PC esterno.

La finestra di dialogo mostrata nelle figure 5 e 6 consente di accedere alle impostazioni della misura Delta L, compresa la configurazione della porta dello strumento, la selezione del metodo Delta L e la definizione dello sweep. Oltre ai parametri S, è possibile visualizzare anche le impedenze TDR per verificare il corretto collegamento delle sonde per Delta L e per regolare nuovamente le sonde, se necessario.

Automatizzazione del processo

Una volta definite le impostazioni, è possibile avviare la misura Delta L, guidando l'utente attraverso le diverse fasi del flusso di lavoro Delta L. Per ogni lunghezza di coupon, l'utente può selezionare una misura dal vivo o caricare un risultato di misura già esistente salvato in formato Touchstone.

La figura 7 mostra un esempio del metodo 3L in cui vengono utilizzati test coupon da 10", 5" e 2" . In questo caso, l'algoritmo Delta L rimuove le connessioni di ingresso e di uscita corrispondenti e fornisce tre risultati per la perdita di inserzione per pollice, combinando 10" con 5" (area di interesse = 5"), 10" con 2" (area di interesse = 8") e 5" con 2" (area di interesse = 3") come descritto nella figura 2. Il metodo 3L fornisce il maggior numero di informazioni ed è tipicamente utilizzato in una fase iniziale, ad esempio la selezione del materiale.

La figura 8 mostra un esempio di misura 2L utilizzando test coupon da 10 e 5 pollici. In questo caso, l'algoritmo Delta L rimuove le connessioni di ingresso e di uscita corrispondenti e fornisce un unico risultato per la perdita di inserzione per pollice, combinando le uniche lunghezze disponibili di 10" e 5" (area di interesse = 5"). Il metodo 2L fornisce un risultato preciso della perdita di inserzione per pollice nell'area di interesse ed è consigliato per il campionamento delle schede. Il metodo 1L utilizza una sola lunghezza di coupon e non elimina le connessioni di ingresso e di uscita dai risultati di misura. È progettato per la produzione di grandi volumi e fornisce tendenze e statistiche del processo di produzione attraverso test coupon su più schede.

Non appena sono disponibili i risultati di misura di tutti i test coupon richiesti, il calcolo del Delta L corrispondente può essere avviato utilizzando il pulsante "Run" (Esegui) nel flusso di lavoro Delta L. I risultati sono mostrati in un nuovo diagramma addizionale. Per tutte le frequenze selezionate nelle impostazioni di misura di Delta L, vengono forniti dei marcatori che mostrano i valori numerici della perdita di inserzione per pollice e l'incertezza corrispondente. La figura 9 mostra i risultati di Delta L utilizzando il metodo 2L con un test coupon da 10" e uno da 5". La traccia arancione mostra la curva attenuata con i valori dei marcatori sulle frequenze selezionate. La traccia blu mostra la curva non attenuata come riferimento e confronto.