高速差分過(guò)孔特性研究

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一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛
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對(duì)于SI工程師而言，沒(méi)有什么事情比把PCB結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果擬合上更令他們感到開(kāi)心的了。因?yàn)槟茏龅竭@一步，說(shuō)明了仿真的可靠性，進(jìn)而可以通過(guò)仿真解決大部分的問(wèn)題，這可謂是PCB行業(yè)的一大福音。
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這也是我們高速先生一直以來(lái)的夢(mèng)想，仿測(cè)擬合，雖然只是很簡(jiǎn)單的四個(gè)字，但是需要包含的理論知識(shí)，軟件使用以及測(cè)試方法卻需要很長(zhǎng)時(shí)間的積累。高速先生也在這方面一直在做深入的研究，發(fā)現(xiàn)這的確是一個(gè)苦差事。剛好今年的文章中就有一篇講得比較透徹的仿真測(cè)試擬合的案例，下面我們一起來(lái)看看。

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) V; f0 i- h1 x7 g! }6 m0 m題目有點(diǎn)長(zhǎng)，但是也很容易理解，講的就是對(duì)差分過(guò)孔的分析，分析的方法就是通過(guò)仿真和測(cè)試進(jìn)行擬合。

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大家可能覺(jué)得無(wú)非就是一對(duì)過(guò)孔嘛，會(huì)3D仿真的人不用半天就能把它建模出來(lái)，測(cè)試嘛，投一塊測(cè)試板，然后把這對(duì)孔做上去，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀一測(cè)不就OK了嗎。恩，總體思路的確是這樣，但是隨著文章的深入你會(huì)發(fā)現(xiàn)就有一些因素實(shí)際上很難去把控。
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: {# R0 T4 l) r' W& q6 b文章的開(kāi)場(chǎng)白，首先是對(duì)過(guò)孔的特性進(jìn)行一番介紹，例如過(guò)孔的危害是怎么樣的，會(huì)影響阻抗啦，會(huì)減緩上升時(shí)間之類。
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* T' X8 \2 G* R- X2 k, |& _; A然后給出的總體思路與大家的不謀而合，你會(huì)發(fā)現(xiàn)除了我們上面說(shuō)到的那幾個(gè)核心步驟之外，還多了一些有的朋友可能沒(méi)聽(tīng)過(guò)的步驟，例如de-skew、de-embedding等等，這都是測(cè)試中會(huì)遇到的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，我們這里先不講，賣個(gè)關(guān)子哈。
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本文需要進(jìn)行仿真測(cè)試對(duì)比的是一對(duì)從L7層換到L16層的過(guò)孔，通過(guò)做一根L7層和L16層的走線把兩邊去嵌掉，得到我們所關(guān)心的過(guò)孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。


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在去嵌之前，作者先用網(wǎng)分測(cè)試出上面三個(gè)結(jié)構(gòu)的參數(shù)，結(jié)果似乎有點(diǎn)奇怪。為什么L16層的走線損耗差得那么厲害，甚至比多一對(duì)孔的L7轉(zhuǎn)L16的結(jié)構(gòu)還差呢？這說(shuō)不過(guò)去啊！
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3 F! C' @6 s% u) w當(dāng)作者看到上面結(jié)果的模態(tài)轉(zhuǎn)換也是L16層比較差的時(shí)候，大概知道了原因，肯定是由于這對(duì)差分線的P和N之間有延時(shí)差，也就是skew造成的。然后立馬把L7和L16的走線的P和N單端線的延時(shí)拿出來(lái)一比，果然證實(shí)了這一點(diǎn)。L16層的P和N的延時(shí)非常的大，因此造成了損耗在高頻的急劇下降。

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) a$ G; L8 X8 Y7 y7 {3 Q1 U如果大家沒(méi)注意這一點(diǎn)，直接拿來(lái)去嵌的話會(huì)怎么樣呢？很可能會(huì)得到一個(gè)錯(cuò)誤的S參數(shù)，高于0dB。
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" R# d$ W9 C- ~6 C9 x3 ~! [1 h為什么P和N會(huì)有那么大的skew？主要原因還是由于玻纖效應(yīng)的影響。L7層和L16層其實(shí)都遇到了玻纖效應(yīng)，只不過(guò)程度不同而已，這也從側(cè)面說(shuō)明了玻纖效應(yīng)的概率性。
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5 _4 n  w% j( v: ]# _1 v如同前文所說(shuō)，如果我們就這樣去嵌的話，得到了所謂過(guò)孔的結(jié)果就是下圖這樣的。
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( A. L( l; p5 {) L& v: D& `6 f那我們應(yīng)該怎么辦呢？難道需要重新再投一板測(cè)試板？先不用哈，我們看看能不能在當(dāng)前測(cè)試數(shù)據(jù)的情況下做一些優(yōu)化，把skew給去掉，也就是de-skew了。

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$ I: M# O! j2 [7 [0 o這是本文最核心的內(nèi)容，也是最難理解的一步。它通過(guò)損耗與相位之間的公式，從中反推出相位差，然后通過(guò)補(bǔ)償?shù)姆绞桨褍蛇叺膕kew抹平。

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完成這一步運(yùn)算之后，再來(lái)看優(yōu)化后的測(cè)試數(shù)據(jù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，skew的影響基本沒(méi)有了。

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( P! g8 F- D( q優(yōu)化后的損耗測(cè)試結(jié)果就和我們預(yù)期的比較吻合了。

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  |: F, s# u% l+ ]  B7 }這個(gè)時(shí)候再去通過(guò)相關(guān)去嵌軟件，就能真正的進(jìn)行去嵌，得到過(guò)孔的真實(shí)參數(shù)。
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" ^0 O' p( {: y# p" {+ w/ p有了測(cè)試結(jié)果，后面就要進(jìn)行仿真了。仿真相對(duì)難度小一點(diǎn)，通過(guò)對(duì)過(guò)孔的幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行掃描，考慮一定的加工誤差之后，就能確定一組加工后的參數(shù)值，從而使過(guò)孔的仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果達(dá)到基本的吻合了。

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2 O  J# L% j% F0 ?( R3 ~1 H' w1 q好，篇幅關(guān)系，本文的主要內(nèi)容就和大家分享到這里了。
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