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      你別不信,幾個MIL的誤差就導致高速傳輸有誤碼啦!

      來源:一博自媒體 時間:2022-8-23 類別:微信自媒體

      作者:一博科技高速先生成員  黃剛

      1mm等于39.37mil,1cm等于10mm,成語故事中的毫厘在生活中的確是一個很小的單位,但是在我們SI的領域里,已經是一個很大的衡量單位了。我們不會說這根走線的線寬是多少厘米,也不會說這塊PCB板的板厚是多少厘米。尤其對于高速信號而言,一個眼圖的UI都是以ps為單位的,也就是以mil級別為單位來計算,因此毫不夸張的說,無論是設計環節還是加工環節,或者是外部的器件出現了幾個mil的偏差就足以影響到高速信號的性能,別不信哈,下面這個例子就夠讓你震撼的了!
       
      我們幫助客戶設計了一塊傳輸112G信號的超高速測試板,其中就包括一條7inch左右的直通走線,當然大家知道設計的難點肯定是在于同軸連接器位置的優化,需要通過精確的3D仿真來保證該位置的PCB優化來滿足超高帶寬的傳輸要求,PCB設計和加工出來的實物就像下圖這樣。

       
      板子加工出來之后,我們進行測試需要用到的連接器就是1.85mm的高速同軸連接器,簡稱1.85mm連接器,至于為什么叫“1.85mm”這么不整齊的數據,各位粉絲們自行*度查查哈。這種連接器的標稱頻率能去到67GHz,價格也相當不菲,就這么說的,大概一個小小的連接器就能夠頂我們工程師們差不多1個月的豬腳飯。
      高速先生Chris在板子回來后立馬安裝上了連接器進行測試,恩,效果還不錯,從損耗和線性度來看,在高頻的時候都沒有明顯的衰減,測試了好幾根信號,損耗也相當一致。
      Chris進行了初步的驗證和摸底后,就把剩下幾塊板的重復測試驗證工作交給了雷豹,雷豹在測試方面也駕輕就熟,立馬重復了Chris的流程,安裝同軸連接器,然后利用網分進行測試。當我們都認為很快就可以測試完成了,然后就給客戶發貨的時候,意外情況就發生了!
       
      雷豹在測試到其中一對的時候,突然發現這對信號的損耗居然有諧振點,是非常非常影響信號質量的諧振點!
      雷豹立馬反映給Chris,Chris一看這個測試結果,首先也是感到很詭異,因為這個是同一批次加工的板子,理論上不應該存在這樣的加工誤差。于是Chris就先去排除下測試的誤差,首先看到網絡分析儀的設置是沒有變過的,因此不是儀器的問題了,另外測試的cable也是一樣,于是還有一個差異就是同軸連接器了。我們分別對比下兩根信號所用到的同軸連接器,由于是同一廠家同一批次的連接器,外觀上的確看不出來有哪里不同,但是當我們把兩個連接器翻轉再翻轉來仔細瞧瞧的時候,憑借我們肉眼的極限來觀察,仿佛是看到了連接器的內芯的形狀會稍有不同,信號異常所使用的連接器的內芯好像比較分散,稍有錯位和偏移,而觀測到信號正常的連接器以及剩下的大多數連接器都是內芯的針比較緊密。
      雖然只是mil級別的誤差,但是敏銳的Chris頓時覺得不簡單,腦海中已經不斷的聯想到這個位置與cable的連接場景。同時也讓雷豹換一個我們感覺好的連接器在這根信號上試試,結果發現諧振點消失了,說明就是這個連接器帶來的諧振問題!
       
      本來問題已經定位清楚就可以收工了,但是愛鉆研的Chris并不滿足于此,還想通過仿真來還原下這個現象,當然這并不是一件簡單的事情,最難的就是要對連接器的公母頭進行3D建模了,一頓操作后,Chris就自認為把模型建得符合實際要求了。
      我們看到的連接器的差異是在內芯這個針片的位置,好的連接器的針包圍得比較緊密而且沒有移位,而不好的連接器明顯看到有錯位的現象!
      我們在好的模型情況下,稍微改變下內芯的針的相對位置,移動2-3mil的距離,使針形成看到的有錯位的樣子,差異的位置如下紅色的箭頭,只有幾個mil的變化,如果有的粉絲表示看不出來,高速先生也是可以理解的哈!
      好,對比的模型已經建好的,剩下的就交給仿真了。Chris分別對這兩種case進行3D仿真,仿真結果出來后,果然和Chris的驗證是符合的,好的連接器信號當然是線性的,而的確也仿真出了有移位的連接器的case,結果的確也是有諧振點的!
      恩,這下在Chris看來,才算是徹底close掉了這個問題,終于可以下班了!


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