高速连接器和背板测试分析及方案
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案一、引言连接器是电子设备中常用的电气连接元件，用于连接电子设备的不同部件。
连接器的品质直接影响到整个电子设备的可靠性和性能。
因此，对连接器进行准确的测量和质量控制非常重要。
本文将介绍连接器测量的目的、方法和解决方案。
二、连接器测量的目的连接器测量的目的是评估连接器的性能和质量，确保其满足设计要求和使用需求。
具体目的包括：1. 测量连接器的物理尺寸，如长度、宽度、高度等，以确保其与设备的匹配性。
2. 测量连接器的电气特性，如电阻、电容、电感等，以评估其导电性和信号传输能力。
3. 测量连接器的机械性能，如插拔力、插拔次数等，以评估其可靠性和耐久性。
4. 检测连接器的外观缺陷，如划痕、变形等，以确保其外观完好。
三、连接器测量的方法连接器测量可以采用多种方法，包括手工测量、机械测量和自动化测量等。
具体方法如下：1. 手工测量：使用简单的测量工具，如卡尺、游标卡尺等，对连接器的尺寸进行手工测量。
这种方法适用于小批量生产和样品测量。
2. 机械测量：使用专用的连接器测量设备，如连接器千分尺、连接器测量机等，对连接器的尺寸和电气特性进行测量。
这种方法适用于大批量生产和高精度要求。
3. 自动化测量：利用自动化设备和仪器，如机器视觉系统、自动连接器测量机等，对连接器进行全面的自动化测量。
这种方法适用于大规模生产和高效率要求。
四、连接器测量的解决方案为了提高连接器测量的准确性和效率，可以采用以下解决方案：1. 使用高精度的测量设备：选择具有高精度和稳定性的连接器测量设备，以确保测量结果的准确性。
2. 建立标准化的测量流程：制定连接器测量的标准操作流程，并进行培训和质量控制，以确保测量结果的一致性。
3. 制定合理的测量指标：根据连接器的设计要求和使用需求，制定合理的测量指标，以评估连接器的性能和质量。
4. 应用自动化技术：利用机器视觉系统、自动连接器测量机等自动化设备，实现连接器的快速、准确和高效测量。
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案一、引言连接器是电子设备中常用的组件之一，用于连接不同的电路或设备。
连接器的质量和性能对于电子设备的正常运行至关重要。
本文将介绍连接器的测量方法及相应的解决方案，以确保连接器的质量和性能达到要求。
二、连接器测量方法1. 外观测量外观测量是连接器质量控制的首要步骤。
通过使用光学显微镜和高精度测量仪器，可以测量连接器的尺寸、形状、表面光洁度等参数。
这些参数对于连接器的插拔性能和稳定性具有重要影响。
2. 电气性能测量连接器的电气性能是连接器质量的关键指标之一。
常用的电气性能测量包括接触电阻、绝缘电阻、插拔力、接触力等参数的测量。
通过使用专业的测试仪器，可以准确测量连接器的电气性能，并及时发现任何异常。
3. 机械性能测量连接器的机械性能是指连接器在插拔过程中的耐久性和可靠性。
常用的机械性能测量包括插拔次数、插拔力、插拔力变化等参数的测量。
通过使用专业的测试设备，可以模拟实际使用条件下的插拔过程，评估连接器的机械性能。
4. 环境适应性测量连接器在各种环境条件下的工作稳定性是连接器质量的重要指标之一。
常用的环境适应性测量包括温度循环测试、湿热循环测试、盐雾测试等。
通过模拟各种恶劣环境条件，可以评估连接器在不同环境下的工作性能。
三、连接器质量问题及解决方案1. 连接器接触不良连接器接触不良是常见的连接器质量问题之一。
造成接触不良的原因可能包括连接器的尺寸不准确、表面污染、接触件材料不合适等。
解决这个问题的方法包括定期清洁连接器、使用高质量的连接器材料、提高生产工艺等。
2. 连接器插拔力过大或过小连接器插拔力过大或过小都会影响连接器的正常使用。
插拔力过大可能导致连接器损坏，插拔力过小可能导致连接不牢固。
解决这个问题的方法包括优化连接器的结构设计、使用合适的材料、控制生产工艺等。
3. 连接器的机械性能不稳定连接器的机械性能不稳定可能导致连接器在长期使用中出现故障。
解决这个问题的方法包括优化连接器的结构设计、提高生产工艺、使用高质量的材料等。
５６Ｇ高速背板连接器结构设计与分析
第６期２０２１年１２月机电元件ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＶｏｌ ４１Ｎｏ ６Ｄｅｃ ２０２１收稿日期：２０２１－０９－０５５６Ｇ高速背板连接器结构设计与分析曹永泉，王 勇，陈群强，木青峰（贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，５５０００９） 摘要：本文介绍了目前国外传输速率５６Ｇｂｐｓ的高速背板连接器情况，对５６Ｇ高速背板连接器设计方面需要考虑的关键点进行分析，主要包括连接器设计、零件工艺设计和ＰＣＢ开孔设计，最后根据设计要点进行了产品实物开发和测试验证，测试结果满足指标要求，证明设计的合理性，同时为后续同类高速背板连接器的开发提供参考和借鉴。
关键词：连接器；设计Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２１．０６．００２中图分类号：ＴＮ７８４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６１３３（２０２１）０６－０００６－０５ＴｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ５６ＧＨｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＢａｃｋｐｌａｎｅＣｏｎｎｅｃｔｏｒＣＡＯＹｏｎｇ－ｑｕａｎ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ，ＣＨＥＮＱｕｎ－ｑｉａｎｇ，ＭＵｑｉｎｇ－ｆｅｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆ５６Ｇｈｉｇｈｓｐｅｅｄｂａｃｋｐｌａｎｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｗｉｔｈａｆｏｒ ｅｉｇｎｓｐａｃｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｓｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ，ｔｈｅｙｉｎｃｌｕｄｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｄｅｓｉｇｎ，ｐａｒｔｓｄｅｓｉｇｎａｎｄＰＣＢｄｅｓｉｇｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｏｎｅｋｉｎｄｏｆ５６Ｇｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｂａｃｋｐｌａｎｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｅｄｅｓｉｇｎｐｏｉｎｔｓ，ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｓａｔｉｓｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｈｉｇｈｓｐｅｅｄｂａｃｋｐｌａｎｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：５６Ｇｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｂａｃｋｐｌａｎｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒ，ｄｅｓｉｇｎ１ 引言随着系统升级、数据处理量的快速增长，客户对高速连接器品种需求和性能提升需求越来越旺盛，特别通信设备领域（如骨干和城域网络传输设备、高端核心路由器等）及ＩＴ行业（如服务器、存储、数据中心、高性能计算机等）对高速背板连接器性能要求最高。
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案一、引言连接器是电子设备中常用的组件，用于连接不同电路或设备之间的信号传输。
连接器的质量和性能对整个电子系统的稳定性和可靠性起着重要作用。
因此，进行连接器测量是确保设备正常运行的关键步骤。
本文将介绍连接器测量的目的、方法和解决方案。
二、连接器测量的目的连接器测量的主要目的是评估连接器的性能和质量，以确保其满足设计要求和行业标准。
具体目标包括：1. 测试连接器的电气性能，如电阻、电容、电感等参数。
2. 测试连接器的机械性能，如插拔力、插拔次数、接触电阻等。
3. 测试连接器的环境适应性，如耐高温、耐湿度、耐振动等。
4. 测试连接器的可靠性，如寿命、可靠性指标等。
三、连接器测量的方法连接器测量可以采用多种方法和工具，根据不同的测量要求选择合适的方法。
以下是常用的连接器测量方法：1. 使用万用表或示波器进行电气参数测量，如电阻、电容、电感等。
2. 使用插拔力计或力传感器测量连接器的插拔力。
3. 使用接触电阻测试仪测量连接器的接触电阻。
4. 使用温湿度测试仪测量连接器的耐高温和耐湿度性能。
5. 使用振动测试仪测量连接器的耐振动性能。
6. 使用寿命测试设备进行连接器的寿命测试。
四、连接器测量的解决方案为了满足连接器测量的需求，市场上提供了各种连接器测量解决方案。
以下是一些常见的解决方案：1. 自动连接器测试系统：该系统可以自动进行连接器的电气性能、机械性能和环境适应性测试。
通过自动化的测试流程和数据分析，提高测试效率和准确性。
2. 手持式连接器测试仪：该测试仪便携灵活，适用于现场测试和小批量测试。
可以测量连接器的电气参数、插拔力和接触电阻等。
3. 连接器寿命测试设备：该设备可以模拟连接器的使用环境，通过连续插拔连接器来测试其寿命和可靠性。
可以根据不同的连接器类型和要求进行定制。
4. 连接器测试夹具：夹具可以帮助固定连接器并提供稳定的测试环境，确保测量结果的准确性和可重复性。
五、连接器测量的重要性连接器是电子设备中常见的故障点之一，其质量和性能对整个系统的稳定性和可靠性有着重要影响。
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案一、引言连接器是电子设备中常用的元件，用于连接电路之间的传输信号和能量。
连接器的质量和性能直接影响到整个电子设备的稳定性和可靠性。
因此，对连接器进行准确的测量和解决方案的研究具有重要意义。
本文将介绍连接器测量的目的、方法和解决方案。
二、连接器测量的目的连接器测量的目的是评估连接器的性能，包括电气性能、机械性能和环境适应性。
通过测量连接器的各项指标，可以评估连接器的可靠性、耐久性和适应性，并为连接器的设计和生产提供参考依据。
三、连接器测量的方法1. 电气性能测量：包括接触电阻、绝缘电阻、插拔力、插拔次数等指标的测量。
可以使用万用表、示波器、插拔力测试仪等仪器设备进行测量。
通过测量这些指标，可以评估连接器的导电性能、绝缘性能和插拔可靠性。
2. 机械性能测量：包括外观检查、尺寸测量、插拔力测量等指标的测量。
可以使用显微镜、卡尺、插拔力测试仪等工具进行测量。
通过测量这些指标，可以评估连接器的外观质量、尺寸精度和插拔力的合理性。
3. 环境适应性测量：包括温度、湿度、振动、冲击等环境条件下连接器性能的测量。
可以使用温湿度测试箱、振动台、冲击试验机等设备进行测量。
通过测量连接器在不同环境条件下的性能，可以评估连接器的环境适应性和稳定性。
四、连接器测量的解决方案连接器测量的解决方案主要包括测试设备的选择和测试方法的确定。
1. 测试设备的选择：根据连接器的特点和测量需求，选择适合的测试设备。
可以选择品牌知名、性能稳定可靠的测试设备，如安捷伦（Agilent）、罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）等。
2. 测试方法的确定：根据连接器的测量指标和要求，确定合适的测试方法。
可以参考国际标准、行业标准和客户要求，制定详细的测试方案。
测试方法应包括测试步骤、测试条件、测试参数和测试结果的评估标准。
3. 数据分析和评估：根据测试结果，进行数据分析和评估。
可以使用数据分析软件，如MATLAB、Python等，对测试数据进行处理和分析。
高速背板设计考虑和创新解决方案
采用分布式电源为背板上的不同模块提供电力，提高电源的稳定性和可靠性。
利用热管的导热性能，将背板上的热量迅速传导到其他部位，降低背板的温度。
热管技术
采用液体冷却剂，通过循环流动带走背板上的热量，提高背板的散热效率。
液冷技术
使用导热界面材料填充背板和散热器之间的空隙，提高热传导效率。
导热界面材料
05
金属复合材料
02
利用金属的导热性和强度，与非金属材料结合，提高背板的热传导性和结构强度。
陶瓷材料
03
具有高硬度、高耐磨性以及优异的电绝缘性能，可用于制作高频连接器。
使用分布式电源
在电源入口和出口设置滤波器，减少电源噪声对背板的影响。
电源滤波技术
优化电源线布局
合理安排电源线的布局，减少电源线之间的相互干扰，提高电源传输效率。
CHAPTER
设计实例和分析
缺点
需要开发新的连接器技术和生产工艺，成本较高。
总结词
新型连接器技术能够提高背板的电气性能和可靠性。
详细描述
采用新型连接器技术，如嵌入式连接器，能够实现更紧密的连接，提高信号传输质量和速度，同时减少连接器之间的接触电阻和信号串扰。
优点
提高背板的电气性能和可靠性，实现更高速的数据传输。
连接器设计
03
CHAPTER
常见高速背板设计问题
信号在传输过程中，由于阻抗不匹配、线路损耗等因素，导致信号幅度减小。
信号衰减描述
信号传输距离增加、高频率信号的能量损失更大、电路板阻抗不匹配等。
原因分析
数据传输速率降低、误码率增加、系统性能下降。
影响
信号在传输线中遇到阻抗突变时，会产生反射波，影响信号完整性。
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案一、引言连接器是电子设备中常用的元件，用于连接不同的电路板或设备。
连接器的质量和性能对设备的可靠性和稳定性至关重要。
因此，连接器的测量和解决方案是确保设备正常运行的关键环节。
本文将介绍连接器测量的重要性，以及一些常用的连接器测量方法和解决方案。
二、连接器测量的重要性1. 确保连接器的质量：连接器的质量直接影响设备的性能和可靠性。
通过连接器测量，可以检测连接器的电气性能、机械性能和物理性能，确保连接器符合规定的标准和要求。
2. 提高生产效率：连接器测量可以帮助生产厂商提前发现连接器的问题，及时进行调整和修复，避免不良产品的产生，提高生产效率和产品质量。
3. 降低成本：通过连接器测量，可以及时发现连接器的缺陷和问题，避免不必要的产品召回和维修成本，降低企业的生产成本。
三、连接器测量的常用方法1. 电气性能测量：电气性能是连接器最基本的性能之一。
常用的电气性能测量包括接触电阻、绝缘电阻、插拔力和插拔次数等。
这些测量可以通过专业的测试仪器进行，如万用表、示波器等。
2. 机械性能测量：机械性能是连接器的重要指标之一，包括插拔力、插拔次数、插头和插座的配合度等。
机械性能测量可以通过力学测试仪器进行，如拉力试验机、扭力试验机等。
3. 物理性能测量：物理性能包括连接器的外观、材料和尺寸等。
物理性能测量可以通过目视检查、显微镜观察和尺寸测量仪器进行。
四、连接器测量的解决方案1. 自动化测量系统：为了提高生产效率和测量精度，可以采用自动化测量系统进行连接器测量。
自动化测量系统可以实现对连接器的自动化测试和数据采集，提高测量的准确性和稳定性。
2. 数据分析和处理：连接器测量产生的大量数据需要进行有效的分析和处理。
可以利用数据分析软件对连接器测量数据进行统计分析、趋势分析和异常检测，从而提取有用的信息，优化连接器的设计和生产过程。
3. 质量控制和改进：连接器测量可以为质量控制和改进提供重要的依据。
通过对连接器测量数据的分析和比较，可以评估不同批次连接器的质量差异，找出问题的根源，并采取相应的措施进行改进。
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案引言概述：连接器是电子设备中重要的组成部份，用于连接电子元器件和电路板。
连接器的质量和性能对于电子设备的正常运行至关重要。
因此，连接器测量是确保连接器质量的关键步骤。
本文将介绍连接器测量的重要性，并提供一些解决方案来确保连接器的质量和性能。
一、连接器测量的重要性1.1 连接器的电气性能测量连接器的电气性能是连接器质量的重要指标之一。
通过测量连接器的电阻、电容、电感等参数，可以评估连接器的导通性能、信号传输能力和抗干扰能力。
这些测量结果可以匡助工程师确定连接器是否符合设计要求，并及时发现潜在的问题。
1.2 连接器的机械性能测量除了电气性能，连接器的机械性能也是连接器质量的重要指标。
连接器的插拔次数、插入力、保持力等参数需要进行测量。
这些测量结果可以匡助工程师评估连接器的耐久性和可靠性，确保连接器在长期使用中不会浮现插拔不良、接触不可靠等问题。
1.3 连接器的尺寸测量连接器的尺寸测量是连接器质量控制的重要环节。
通过测量连接器的长度、宽度、高度等尺寸，可以确保连接器与其他电子元器件的匹配性。
此外，还可以通过测量连接器的引脚间距、引脚直径等参数，确保连接器与电路板的连接质量。
二、连接器测量的解决方案2.1 使用专业的连接器测量设备为了准确测量连接器的各项参数，可以使用专业的连接器测量设备。
这些设备具有高精度、高稳定性的测量功能，可以满足不同类型连接器的测量需求。
同时，这些设备通常配备了友好的操作界面和数据分析功能，方便工程师进行测量和分析。
2.2 制定连接器测量标准制定连接器测量标准是确保连接器质量的重要措施之一。
通过制定标准化的测量方法和流程，可以提高测量的一致性和可比性。
此外，还可以根据实际需求制定合理的测量指标，确保连接器的质量和性能符合设计要求。
2.3 建立连接器测量数据库建立连接器测量数据库可以匡助工程师追踪和管理连接器的测量数据。
通过记录和存储测量结果，可以及时发现连接器的异常情况，并进行数据分析和趋势预测。
连接器测量及解决方案
连接器测量及解决方案一、引言连接器是电子设备中常用的组件，用于连接电路板、电缆和其他设备，确保信号传输的可靠性和稳定性。
连接器测量是评估连接器质量和性能的关键步骤，可以帮助制造商和用户确保连接器的可靠性和一致性。
本文将介绍连接器测量的重要性，并提供一些常见的连接器测量及解决方案。
二、连接器测量的重要性连接器的质量和性能直接影响到整个电子设备的可靠性和性能。
不合格的连接器可能导致信号传输中断、电路故障甚至设备损坏。
因此，进行连接器测量是至关重要的。
连接器测量可以帮助制造商和用户评估连接器的性能指标，例如插拔力、接触电阻、绝缘电阻、介质耐压等。
通过测量这些指标，可以确保连接器在各种环境条件下都能正常工作，并满足设计要求。
三、常见的连接器测量及解决方案1. 插拔力测量插拔力是连接器插入和拔出时所需的力量。
过大或过小的插拔力都可能导致连接器的不良接触或松动。
为了准确测量插拔力，可以使用力传感器和测试设备进行测试。
根据测试结果，可以调整连接器的设计和制造工艺，以确保插拔力在合理范围内。
2. 接触电阻测量接触电阻是连接器接触部分的电阻，它会影响信号传输的质量。
通过使用接触电阻测试仪，可以测量连接器的接触电阻，并评估其性能。
如果接触电阻过大，可能会导致信号衰减和失真。
因此，制造商需要确保连接器的接触电阻在规定范围内。
3. 绝缘电阻测量绝缘电阻是连接器绝缘部分的电阻，用于评估连接器的绝缘性能。
绝缘电阻测试可以检测连接器是否存在漏电现象，以及绝缘材料的质量是否合格。
通过使用绝缘电阻测试仪，可以测量连接器的绝缘电阻，并确保其符合要求。
4. 介质耐压测试介质耐压测试用于评估连接器在高电压下的绝缘性能。
通过施加一定的电压到连接器上，并测量电流，可以确定连接器的绝缘性能是否满足要求。
这项测试可以帮助制造商和用户确定连接器是否能够在高电压环境下安全使用。
5. 其他测量及解决方案除了上述常见的连接器测量，还有许多其他测量和解决方案可用于评估连接器的性能。
高速连接器和背板测试分析及方案
高速连接器和背板测试分析及方案随着数字电路工作速度的提高，PCB、连接器、背板上信号的传输速率也越来越高，如HDMI 1.3的信号速率达到3.4Gb/s，USB3.0的信号速率已经达到5Gb/s，PCI-E Gen3的信号速率更是高达8Gb/s，SATA下一代的信号速率将达到12Gb/s。
在较低数据速率时，驱动器和接收机一般是导致信号完整性问题的主要因素。
以往人们通常把印刷电路板、连接器、电缆和过孔当成是简单的部件，稍加考虑或者无需考虑其他因素就可以很容易地把它们组成一个系统。
现在，从逻辑电平0 到逻辑电平1 的数据上升时间已不足100 ps，如此高速的信号在传输线路上传输时会形成微波传输线效应，这些传输线效应对于信号的影响会更加复杂。
很多系统内的物理层有许多线性无源元件，它们会因阻抗不连续而产生反射，或者对于不同频率成分有不同的衰减，因此作为互连的物理层特性检验正变得日益关键。
一般用时域分析来描述这些物理层结构的特征，为了获得一个完整的时域信息，必须要测试反射和传输（TDR和TDT）中的阶跃和脉冲响应。
随着信号频率的提高，还必须在所有可能的工作模式下进行频域分析，以全面描述物理层结构的特征。
S参数模型说明了这些数字电路所展示出的模拟特点，如不连续点反射、频率相关损耗、串扰和EMI等。
表1是HDMI 对于线缆的阻抗和衰减要求的一个例子：表1 HDMI对线缆的阻抗和衰减的要求全面的特性检定包括前项和后向传输和反射、所有可能的工作模式以及频域和时域，表2是进行物理层检定通常要测试的时域和频域参数。
表2物理层检定通常需要测试的时域和频域参数传统PCB板的阻抗测试方法不能完全描述信号经过传输线路后的行为特点，因此对于这些高速传输线和连接器的分析也要把时域和频域结合起来，采用更高级的分析方法，其中一种很有效的工具就是物理层测试系统(PLTS)。
PLTS系统的功能物理层测试系统（PLTS）适合用于高速连接器、背板、PCB或电缆的信号完整性分析。
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万方数据
Ｉ专题报道ｌ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｒｅｐｏｒｔ
图３差分插入损耗测试分析
图４物理层器件模式转换的实际应用情况
图５基于ＰＬＴＳ的通孔和微通孔眼图分析
延误高速．高密度ＰＣＢ板设计上市时间的 最大挑战之一是通道间存在串扰（在一个差分通 道对与相邻的差分对之间）。当然，差分对内的 串扰是非常必要的。我们称之为耦合。这种强 耦合提供高共模抑制比（ｃＭＲＲ）。但差分对之间 的任何模式转换都将产生串扰。图４表明物理层 器件模式转换的实际应用情况。这里示出的是 带有两块子卡的ＸＡＵ Ｉ背板。典型数据传输率 为３．１２５ Ｇｂ／ｓ。该高速差分通道的设计目标是最
Ｉ专题报道ｌ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｒｅｐｏｒｔ
高速连接器和背板测试 分析及方案
Ｉ安捷伦科技有限公司工程师ＩＩ李凯
随着数字电路工作速度的提高．ＰＣＢ．连 已不足１００ ｐｓ，如此高速的信号在传输线路上传
接器．背板上信号的传输速率也越来越高，如 输时会形成微波传输线效应。这些传输线效应
ＨＤＭＩ １．３的信号速率达到３．４Ｇｂ／ｓ。ＵＳＢ３．０的信 对于信号的影响会更加复杂。很多系统内的物
测试系统配置
在ＰＬＴＳ中。使用基于ＴＤＲ的测试系统和
基于ＶＮＡ的测试系统都可以提供比较完整的信
息。那么应该选择哪个系统呢？
许多信号完整性（ｓＩ）实验室都同时采用
了这两种系统。这两种系统各有优势，在某些
要求得到最大限度的多功能性场合，这两套系
统都可以适当地加以使用。对于需要快速建立
图７ ＰＬＴＳ和ＡＤＳ的接口示意图
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高速连接器和背板测试分析及方卷(期)：
李凯 安捷伦科技有限公司
中国电子商情·基础电子 CHINA ELECTRONIC MARKET 2010(8)
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图１用于高速连接器．背板．ＰＣＢ或电缆的信号完整性分析的 物理层测试系统
图２物理层测试系统测量流程 第ｌ步 系统设置
ＴＤＲ
设置流程
第２参 校准
本文链接：/Periodical_jcdz201008020.aspx
测试案例分析
确定了背板通道上的各元件后，就可制作 和评估原型。在图３所示的测量中。连接器作为 背板测试的载体，用ＰＬＴＳ系统测量３种不同长 度走线的差分插入损耗（ＳＤＤ２１）。现在，多数数 字标准都把该ＳＤＤ ２１作为性能的参照指数，可 把该参数看成是差分信号沿背板通道传播时的 频率响应。衰减量ＶＳ．频率是判断性能优劣的好 方法。实际上。通道越短．作为频率函数的衰 减就越小。
第３步 器件测量
ＶＮ＾ 设置流程
线缆的阻抗和衰减要求的一个例子： 全面的特性检定包括前项和后向传输和反
射．所有可能的工作模式以及频域和时域，表２ 是进行物理层检定通常要测试的时域和频域参 数。
传统ＰＣＢ板的阻抗测试方法不能完全描述信 号经过传输线路后的行为特点，因此对于这些 高速传输线和连接器的分析也要把时域和频域 结合起来。采用更高级的分析方法，其中一种 很有效的工具就是物理层测试系统（ＰＬＴＳ）。
ＰＬＴＳ系统的功能
物理层测试系统（ＰＬＴＳ）适合用于高速连 接器．背板，ＰＣＢ或电缆的信号完整性分析。如
图ｌ所示，ＰＬＴＳ软件引导用户完成硬件设置． 校准和数据采集。时域反射计（ＴＤＲ）和矢量 网络分析仪（ＶＮＡ）都可作为测量引擎，它们 各自的校准向导将允许采用先进的校准技术， 可去除不需要的测试夹具效应，比如电缆损 耗、连接器不连续性和印制电路板材料的介电 损耗等。用ＰＬＴＳ器件数据库通过许多有用方法 观看器件的性能特性，可用Ｎｏｖｅｌ眼图综合引擎完 成熟悉的时域分析（ＴＤＲ和ＴＤＴ）。对于高速数字 标准。例如ＨＤＭＩ和ＳＡＴＡ。由于高速数据的快 上升时间沿会在背板通道内产生微波传输线效 应，所以现在频域分析已处于主导地位，因此 我们经常需要测试输入差分插入损耗（ＳＤＤ２１）。 ＰＬＴＳ提供的虚拟位图发生器允许把用户定义的 二进制序列或标准ＰＲＢＳ与测量数据相卷积而得 到眼图。此外。ＰＬＴＳ还使用专利变换算法得到 频域和时域数据，正向和反向信号流，以及所 有可能工作模式（单端、差分和模式转换）中的传 输和反射项。
使用时域选通技术．去掉轨迹中心连接器造成
的阻抗不连续。右下图显示了测得的回波损耗
和重新计算的回波损耗。可以看到去掉连接器
的影响后使回波损耗在感兴趣的频段内改善了
１０ｄＢ以上。
ＰＬＴＳ系统可以基于频域和时域的测量结
果提取出线路的ＲＬＣＧ（电阻、电感．电容．电
导）模型，ＲＬＣＧ模型采用等效电路的方法描
５４岛置目圈圃基础电子１２０１０．８
ＰＬＴＳ软件采用专门设计的用户界面，使得 设置、校准和测量变得非常直观。尽量避免了 人为差错。向导程序会引导用户完成所有要求 的步骤，它还会提示用户连接被测器件．启动 测量。设置和校准在基于ＴＤＲ的测试系统与基 于ＶＮＡ的测试系统间略有差异，但是ＰＬＴＳ软件 都提供了直观的向导程序。可以协助用户逐步 完成操作过程。图２是一个测量的流程。
一般用时域分析来描述这些物理层结构的 特征，为了获得一个完整的时域信息，必须要
测试反射和传输（ＴＤＰ啪ＴＤＴ）中的阶跃和脉冲
因素就可以很容易地把它们组成一个系统。现 响应。随着信号频率的提高。还必须在所有可
在。从逻辑电平０到逻辑电平１的数据上升时间 能的工作模式下进行频域分析，以全面描述物
表１ ＨＤＭＩ对线缆的阻抗和衰减的要求
号速率已经达到５Ｇｂ／ｓ．ＰＣＩ－Ｅ Ｇｅｎ３的信号速率 理层有许多线性无源元件。它们会因阻抗不连
更是高达８Ｇｂ／ｓ，ＳＡＴＡ下一代的信号速率将达到 续而产生反射，或者对于不同频率成分有不同
１２Ｇｂ／ｓ。
在较低数据速率时．驱动器和接收机一
的衰减，因此作为互连的物理层特性检验正变 得日益关键。
般是导致信号完整性问题的主要因素。以往人 们通常把印刷电路板．连接器．电缆和过孔当 成是简单的部件。稍加考虑或者无需考虑其他
在表征用于特定数字协议的器件时，眼图 分析是非常有用的。例如我们知道ＡＴＣＡ背板 能在１０Ｇｂ／ｓ时很好的工作，如果眼图能很好张 开。并且数据跃变没有侵入标准模板．我们就 能说已符合标准要求。该眼图是由背板Ｓ．参数 的冲激响应与用户可编程的任意二进制序列的 冲激响应相卷积合成而来的。这种卷积运算可 用于标准ＰＲＢＳ码型。ＰＬＴＳ允许使用的标准 ＰＲＢＳ码型可达到２Ｅ１５·１的长度。这种建立眼 图的方法与使用带标准模板的码型发生器和采 样示波器的标准符合性测试的标准方法相当一 致。
当用户怀疑连接器有问题时可以用ＰＬＴＳ的
万方数据
Ｃ日Ｍ Ｉ专题报道Ｉ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｒｅｐｏｒｔ
图６采用时域选通技术仿真验证连接器的问题
述无源传输线的电特性，能产生基于测量的耦 合传输线的精确模型。ＰＬＴＳ能将ＲＬＣＧ输出到 建模与仿真软件如Ａｇｉｌｅｎｔ的ＡＤＳ，Ｓｙｎｏｐｓｉｓ的 ＨＳＰＩＣＥ等进行传输线和系统仿真，通过仿真可以 分析线路故障原因和指导设计。图７是ＰＬＴｓ和 ＡＤＳ的接口示意图。
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范围可以识别非常小的模式转换．如由于差分
器件设计不对称造成差分信号转换成共模干
时域选通技术进行仿真验证。图６说明了如何使 用这一技术。在这个例子中，顶部图说明了所 测得的差分阶跃阻抗和回波损耗。从左上图可 以看到有明显的阻抗不连续点。左下图说明了
扰。由于ＶＮＡ可以直接进行线路或电缆的频域 衰减曲线的测量．所以当非常关注测量结果的 精度和可重复性，或者希望直接测量频域参数 时，最好选择ＶＮＡ。压团