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分析大功率直流电源PCB电路板设计中的阻抗和损耗方法

大功率直流电源PCB的阻抗和损耗关于高速信号的传输至关重要,为了对这么杂乱的传输通道进行剖析,我们能够经过传输通道冲击呼应来研究其对信号的影响。

  大功率直流电源电路的冲击呼应能够经过传输一个窄脉冲得到。抱负的窄脉冲应该是宽度无限窄、十分高起伏的一个窄脉冲,当这个窄脉冲沿着传输线传时,脉冲会被展宽,展宽后的形状和线路的呼应有关。从数学上来说,我们能够把通道的冲击呼应和输入信号卷积得到经通道传输今后信号的波形。冲击呼应还能够经过通道的阶跃呼应得到,因为阶跃呼应的微分就是冲击呼应,所以两者是等价的。

分析大功率直流电源PCB电路板设计中的阻抗和损耗方法

  看起来我们如同找到了解决问题的办法,可是,在实在状况下,抱负窄的脉冲或许无限陡的阶跃信号是不存在的,不只难以发生并且精度不好操控,所以在实践测验中更多地是运用正弦波进行测验得到频域呼应,并经过相应的物理层测验大功率直流电源体系软件得到时域呼应。比较其它信号,正弦波更简略发生,一起其频率和起伏精度更简略操控。矢量网络剖析仪VNA(vector networkanalyzer)能够在高达几十GHz的频率规模内经过正弦波扫频的方法准确丈量传输通道对不同频率的反射和传输特性,动态规模达100dB以上,所以现代在进行高速传输通道剖析时首要会用矢量网络剖析仪去进行丈量。

  被测大功率直流电源体系关于不同频率正弦波的反射和传输特性能够用S参数(S-parameter)表明,S参数描述的是被测件关于不同频率的正弦波的传输和反射的特性。如果我们能够得到传输通道关于不同频率的正弦波的反射和传输特性,理论上我们就能够猜测实在的数字信号经过这个传输通道后的影响,因为实在的数字信号在频域上看能够认为是由许多不同频率的正弦波组成的。

  关于一个单端的传输线来说,其包括4个S参数:S11、S22、S21、S12。S11和S22分别反映的是1端口和2端口关于不同频率正弦波的反射特性,S21反映的是从1端口到2端口的不同频率正弦波的传输特性,S12反映的是从2端口到1端口的不同频率正弦波的传输特性。关于差分的传输线来说,因为共有4个端口,所以其S参数更杂乱一些,一共有16个。一般状况下会运用4端口乃至更多端口的矢量网络剖析仪对差分传输线进行丈量以得到其S参数。

  如果得到了被测差分线的16个S参数,这对差分线的许多重要特性就已经得到了,比如说SDD21参数就反映了差分线的插入损耗特性、SDD11参数就反映其回波损耗特性。

  我们还能够进一步经过对这些S参数做过反FFT改换得到更多信息。比如对SDD11参数改换得到时域的反射波形(TDR:Time DomainReflection),经过时域反射波形能够反映出被测传输线上的阻抗改变状况。我们还能够对传输线的SDD21成果做反FFT改换得到其冲击呼应,从而猜测出不同数据速率的数字信号经过这对差分线今后的波形或许眼图。这关于数字设计工程师都是些十分有用的信息。

  由此可见,用矢量网络剖析仪(VNA)对数字信号的传输通道进行丈量,一方面学习了射频微波的剖析手法,能够在几十GHz的频率规模内得到十分准确的传输通道的特性;另一方面,经过对丈量成果进行一些简略的时域改换,我们就能够剖分出通道上的阻抗改变、对实在信号传输的影响等,从而协助数字工程师在前期阶段就能够判别出背板、电缆、连接器、大功率直流电源PCB等的好坏,而不用比及最后信号出问题时再去匆忙应对。

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