S參數(shù)轉(zhuǎn)TDR(阻抗)--網(wǎng)絡(luò)分析儀“變”采樣示波器
高速電路設(shè)計的工程師都知道,在進行高速電路設(shè)計時,對傳輸線的阻抗有明確的要求,給板廠發(fā)生產(chǎn)文件(Gerber)時也會一而再,再而三的告訴他們要控制好阻抗。比如下圖所示在PCB中定義每一層的阻抗要求。
本文引用地址:http://www.ljygm.com/article/202505/470455.htm阻抗不連續(xù)會導(dǎo)致信號完整性的問題,比如信號反射、非單調(diào)、抖動增大、誤碼增多等等。還有可能增大能量輻射造成EMI的問題,也會減少器件的壽命等等。
不僅僅是PCB,還有連接器、線纜、芯片設(shè)計也一樣有明確的阻抗要求。既然在設(shè)計的時候有定義阻抗,那么就需要測量生產(chǎn)出來的產(chǎn)品,檢查其是否能滿足阻抗的要求。一般使用采樣示波器(帶TDR模塊)、網(wǎng)絡(luò)分析儀(帶TDR選件)或者簡易的阻抗測試儀測量。前面兩種我都使用過,精度都非常高,后面一種只是在展會上試用過,在特定的場合其精度也不錯。
今天咱們介紹的并不是這些儀器,也不對比他們的優(yōu)劣。今天要給大家介紹的是當(dāng)大家使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試獲得S參數(shù)或者仿真獲得S參數(shù)時,如何獲得TDR的結(jié)果。盡管S參數(shù)能完全的描述PCB、線纜等傳輸線的無源特性,但是這些都是頻域的,只能表征整體的特性,無法表征物理結(jié)構(gòu)每一個點的變化情況。
TDR的結(jié)果表征的是阻抗隨著時間的變化。
在ADS中有多種方式可以把頻域的S參數(shù)轉(zhuǎn)換為TDR的結(jié)果,在本文中給大家介紹一種常用的方式,即采用編輯公式的方式,把S參數(shù)轉(zhuǎn)換為TDR結(jié)果。
先建立一個原理圖:
這是一個差分對傳輸線的S參數(shù)仿真原理圖,仿真完成后,在ADS的數(shù)據(jù)顯示窗口中先編輯一個單端轉(zhuǎn)差分的公式SDD11=0.5*(S11-S31+S33-S13)(不會的,可以參考下文ADS信號完整性專題之如何將單端S參數(shù)轉(zhuǎn)化為差分S參數(shù))
S參數(shù)轉(zhuǎn)換為TDR使用的公式為TDR= tdr_sp_imped(Sii, delay, zRef, Tstart, Tstop, NumPts, window)。根據(jù)此公式編輯差分對S參數(shù)轉(zhuǎn)TDR阻抗公式并查TDR結(jié)果曲線,如下圖所示:
如果是單端的S2P的文件,則把SDD11修改為S11,參考阻抗zRef修改為50ohm(具體參考阻抗zRef、截止時間Tstop修改為多少,則根據(jù)實際情況而定)。
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