系統概述:
在當今的計算機、通信、消費電子產品中,幾乎都有印刷電路板 (簡稱 PCB),PCB 作為有源芯片和無源器件(電阻、電容和電感等) 的載體,可以有效傳遞電流或電壓信號。由于這些電子產品的信號速率越來越高,從 MHz跨越到了 GHz,從傳統的數字電路頻段跨越到射頻和微波頻段,因此給電子產品的設計帶來了兩方面的挑戰。
一方面,高速數字信號在傳輸時,必須保證 PCB 上傳輸線的阻抗連續性,如果阻抗不連續或者不匹配,會導致接收端信號的波形變差、抖動增大、眼圖惡化。因此,必須測量傳輸線的阻抗; 另一方面,10 Gbps的電路板越來越多,在 5 GHz 以上時,PCB 上布線的趨膚效應和介質的損耗正切將影響產品的性能,而插入損耗是最直觀的描述有損傳輸線的參數,因此,越來越多的客戶要求測量 PCB 上各種傳輸線的插入損耗。
目前,PCB 板廠在測試這些高速PCB 時,面臨以下問題:
1. 由于傳統的 TDR 基于采樣示波器,為了提高靈敏度和帶寬,犧牲了產品的抗靜電能力,在產線應用中非常容易被靜電損壞;
2. 一塊PCB上有多種阻抗要求的傳輸線需要測量,測試工程師需要按照順序測量相關傳輸線,而TDR儀器廠商的內置軟件無法滿足PCB產線測試的要求;
3. 可能需要同時測量板邊的COUPON或板內的傳輸線,測量COUPON的數量巨大,對探頭的磨損很大;而測量板內傳輸線要求探針的間距可調節;需要較低成本的、有足夠靈活性的探頭;
4. 在 PCB 板廠,測試傳輸線插入損耗的需求越來越迫切,Intel的SET2DIL方法是IPC規范中推薦的大批量PCB的損耗測量方法,某些廠商提供的測試儀器基于傳統TDR,測試速度慢,效率低;
系統特點:
偉通成科技的高速 PCB 測試方案基于是德科技的矢量網絡分析儀 E5063A/E5071C和自行開發的阻抗測試軟件TDR2R以及損耗測試軟件ENASET2DIL。這套測試方案的優點在于:
1. 偉通成科技的 E5063A/E5071C在儀器內部使用了靜電防護電路,具有很強的抵抗 ESD損害能力;相比傳統的TDR,E5063A的動態范圍更大、測試精度更高;
2. 偉通成科技的PCB阻抗和損耗測試軟件可兼容多個廠商的PCB SPEC,可使用腳踏板記錄數據,快速的測量傳輸線的阻抗和損耗,并且自動可以生成報告;
3. 偉通成科技開發的TDR探頭可低成本的更換探針,既可測量COUPON,也可測量板內傳輸線,維護費用較低,適合生產線上測試量較大的應用。

圖1:阻抗測試軟件TDR2R

圖2:PCB阻抗測試探頭MP100A

圖3:基于SET2DIL的PCB損耗測試軟件