✪ 前言 ✪
快点PCB大神水一般的男子(行业沉淀20余年,前华为研发部技术高管)上一期主要介绍关于高速PCB设计与高速信号理解存在误区给出专业性的建议;本文主要以一款直插型双边缘连接器进行SI性能测试评估分析。
普通高速PCB设计与连接器测试夹具PCB板的设计方法与理念是想通的。连接器作为一种高速信号互连器件,需要在选型初期做SI性能评估与测试。本文主要选取一款直插型双边缘连接器进行案例分析。
一、连接器基本情况
双边缘连接器(直母型号),0.8毫米(.0315“)间距,双列结构的插座连接,每行最多50pin,用一个1.6mm厚度的金手指配合,可以是双垂直安装式设计使用,应用场景为板对板。
二、SI测试板设计情况
这款双边缘连接器的SI测试板实物图如下图所示:
测试板包括三个部分:双边缘连接器板(连接器+SMA),配套金手指板(金手指PCB及SMA,金手指与连接器配合),TRL校准测试板(配合测试仪器的TRL校准方法,设计校准PCB走线)
连接器SI测试板的设计主要要求:
(1)连接器接口PIN脚到每个SMA的走线是等长的,这一点需要严格控制,以方便校准;
(2)PCB走线需要严格控制单线50ohm,与SMA的特征阻抗相匹配;
(3)PCB走线尽量选用表层,一方面损耗低,另外一方面避免打孔换层、造成阻抗不连续;
(4)SMA之间的间距不可以太近,方便测试时的拧接测试电缆操作;
(5)SMA根据焊盘形式不同,需要做参考平面或者反焊盘的设计,设计尺寸基于仿真分析结果;
(6)TRL校准件中校准线的长度一方面需要与连接器板部分走线配合,另外一方面与测试频率范围相关(基于TRL计算方法)
三、测试仪器及测试条件
VNA:网络分析仪E5071C
TDR:网络分析仪E5071C的TDR测试模块
测试频率:单端6.5 GHz / 13 Gbps 差分8.0 GHz / 16 Gbps
上升时间:最快30 + / -5 ps
四、信号定义方式
SI测试板的信号定义一方面要考虑测试信号间的串扰隔离,另外一方面要考虑产品PCB板上的实际信号定义方式,例如:
单端阻抗:
• GSG (地 - 信号 - 地)
单端串扰:
• worst case: GAQG (地-信号-信号-地)
• bast case: GAGQG (地-信号-地-信号-地)
• 跨行单端:: Xrow ,GAG to GQG 跨行 (地-信号-地) to (地-信号-地)
差分阻抗:
• GSSG (地-信号-信号-地)
差分串扰:
• worst case: GAAQQG (地-信号-信号-信号-信号-地)
• bast case: GAAGQQG (地-信号-信号-地-信号-信号-地)
• 跨行差分: Xrowdiff ,GAASSG to GQQG 跨行 (地-信号-信号-信号-信号-地) to (地-信号-信号-地)
五、频域测试数据总结
六、信号定义方式
(1)特征阻抗
(2)时域串扰
(3)传输延迟
附录A - 频域测试曲线(典型情况)
差分应用 – 插入损耗
差分应用 – 回波损耗
差分应用 – 近端串扰
差分应用 – 远端串扰
附录B- 时域测试曲线(典型情况)
单端——输入脉冲200mV:
单端阻抗:35ps上升时间
单端DELAY:
单端串扰——NEXT,最差情况——GASG
综上所述,“连接器”作为PCB之间互连的常见器件,对于高速接口信号的信号质量影响较大,因此在高速PCB设计中,选用某种连接器器件前,需要对连接器的SI性能进行测试以确定其性能达到最佳效果。