อุปกรณ์ทดสอบ
การทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณจะเหมือนกับการคำนวณแบบจำลองซึ่งทั้งสองอย่างนี้จำเป็นต้องได้รับการวิเคราะห์ทั้งในโดเมนเวลาและโดเมนความถี่ การทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณของขั้วต่อไฟฟ้าในโดเมนเวลาส่วนใหญ่จะใช้ตัวสะท้อนโดเมนเวลา
(TDR) เพื่อทดสอบการเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของขั้วต่อไฟฟ้าผลการทดสอบจะแสดงบนหน้าจอของไทม์โดเมนรีเฟล็กมิเตอร์ (TDR) ในรูปแบบของเส้นโค้ง เครื่องมือทดสอบที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ความสมบูรณ์ของสัญญาณในโดเมนความถี่คือ Vector Network Analyzer (VNA) หน้าที่หลักของเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA) คือการทดสอบพารามิเตอร์ S ของหลายตัวนำในขั้วต่อไฟฟ้า ด้วยการปรับปรุงเครื่องมือส่วนหนึ่งของมันยังสามารถทดสอบค่าอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะในโดเมนเวลา ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับช่วงการทดสอบของเครื่องมือทั้งสองนี้พบว่าเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA) มีแอปพลิเคชันที่หลากหลายกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากเพิ่มการทดสอบอิมพีแดนซ์ลักษณะแล้วจึงสามารถใช้เครื่องมือนี้เพื่อทำ ขั้วต่อไฟฟ้าการทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณ ดังนั้นวันนี้เรามาพูดถึงเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA) เพื่อทดสอบพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับความสมบูรณ์ของสัญญาณของขั้วต่อไฟฟ้า USB 3.1 Type C
ในกระบวนการทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณของขั้วต่อไฟฟ้านอกเหนือจากการเลือกเครื่องมือวัดที่เหมาะสมแล้ววิธีการเชื่อมต่อและการเลือกสายเชื่อมต่อจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อการวัดของขั้วต่อ เมื่อทดสอบระบบการเชื่อมต่อความเร็วต่ำโดยปกติจะเลือกให้เชื่อมต่อระบบที่ทดสอบโดยตรงกับเครื่องมือวัดผ่านสายไฟและสายทดสอบสำหรับการทดสอบ วิธีการเชื่อมต่อดังกล่าวสามารถมองเห็นได้ทุกที่เช่นขั้นตอนการทดสอบมัลติมิเตอร์วิธีการเชื่อมต่อของออสซิลโลสโคปเป็นต้นวิธีการทดสอบดังกล่าวจะไม่ส่งผลดีอย่างมากต่อผลลัพธ์เมื่อวัดสัญญาณไฟฟ้าในระบบความเร็วต่ำ แต่มันแตกต่างกันในยุคความเร็วสูงในระบบส่งความเร็วสูงเช่นการส่งสัญญาณในขั้วต่อไฟฟ้าความเร็วสูงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเล็กน้อยในส่วนหน้าสัมผัสจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อการส่งสัญญาณความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งทำให้เกิดความไม่ต่อเนื่องในความต้านทานและการสะท้อนที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นการเลือกสายเชื่อมต่อและโหมดการเชื่อมต่อจึงมีผลสำคัญมากต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณของขั้วต่อจุดทดสอบ วิธีการวัดปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้ขั้วต่อ SMA ความถี่วิทยุเฉพาะเพื่อเชื่อมต่อขั้วต่อไฟฟ้า USB 3.1 Type C และเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA) SMA เป็นตัวเชื่อมต่อจริงๆแล้วชื่อภาษาอังกฤษคือ Sub-Miniature-A หรือที่เรียกว่า SMA series RF coaxial connector ขั้วต่อโคแอกเซียล SMA เป็นการตรวจจับสัญญาณไมโครเวฟชนิดหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปภายใน 26.5GHz โครงสร้างของมันยังแบ่งออกเป็นชายและหญิง โครงสร้างของส่วนเชื่อมต่อส่วนใหญ่เป็นส่วนติดต่อกลางสำหรับการส่งสัญญาณตระหนักถึงการป้องกันและส่วนห่อหุ้มฉนวนและส่วนรองรับและส่วนสัมผัสภายนอกที่ตระหนักถึงการเชื่อมต่อของหัวตัวผู้และตัวเมีย โดยทั่วไปขั้วต่อตัวผู้จะอยู่บนสายโคแอกเซียลและขั้วต่อตัวเมียอยู่บนอุปกรณ์หรือเครื่องมือ หัวตัวผู้และตัวเมียเชื่อมต่อกันผ่านโครงสร้างแบบเกลียวซึ่งมีความเสถียรมากกว่า
การสอบเทียบเครื่องมือ
ในการทดลองทดสอบความแม่นยำของข้อมูลการวัดจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแม่นยำของวัตถุที่จะทดสอบและความน่าเชื่อถือของกระบวนการทดสอบ ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของผลการวัดจึงจำเป็นต้องปรับเทียบอุปกรณ์ทดสอบก่อนการทดสอบทดลองเพื่อหลีกเลี่ยงการเบี่ยงเบนการวัดของอุปกรณ์ในการใช้งานระยะยาวและแม้กระทั่งการเบี่ยงเบนขนาดใหญ่ซึ่งจะทำให้ งานทดสอบ นำมาซึ่งความไม่แน่นอนมากมาย ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องความจริงและความถูกต้องของข้อมูลการทดสอบจึงจำเป็นต้องปรับเทียบเครื่องมือทดสอบ อุปกรณ์ทดสอบที่เราเลือกคือเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA), ขั้วต่อ SMA และอุปกรณ์ทดสอบที่ออกแบบโดยตัวเราเอง ดังนั้นจึงต้องมีการปรับเทียบเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA) ก่อนดำเนินการทดสอบ เนื่องจากวิธีการทดสอบของเครื่องวิเคราะห์เครือข่าย (VNA) ดำเนินการในโดเมนความถี่จึงไม่สนใจเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของวัตถุที่อยู่ระหว่างการทดสอบในระหว่างการทดสอบและจำเป็นต้องได้รับพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของระนาบอ้างอิงทั้งสองเท่านั้น ด้านข้าง อย่างไรก็ตามในกระบวนการวัดจริงระนาบอ้างอิงมักไม่ได้อยู่ที่ส่วนต่อประสานของวัตถุที่วัดได้ แต่อยู่ในตัววิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ จะมีข้อผิดพลาดมากในกระบวนการวัดดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับเทียบระนาบอ้างอิงและผ่านการสอบเทียบ ระนาบอ้างอิงถูกย้ายไปที่ปลายทั้งสองของวัตถุที่วัดได้เพื่อกำจัดข้อผิดพลาดของระบบ ในความเป็นจริงกระบวนการกำจัดข้อผิดพลาดเป็นกระบวนการของการดำเนินการทางคณิตศาสตร์และผลการวัดที่แท้จริงคือลักษณะเฉพาะที่ไม่เกี่ยวข้องกับเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะจริงของวัตถุที่วัดได้มันถูกสร้างขึ้นโดยการซ้อนทับของเวกเตอร์ตราบใดที่คุณทราบลักษณะเฉพาะ เวกเตอร์ที่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับวัตถุที่วัดได้จึงง่ายต่อการกำจัดข้อผิดพลาดส่วนนี้และผลลัพธ์ที่ได้หลังจากกำจัดปัจจัยที่ไม่เกี่ยวข้องคือผลการวัดจริง
มีสองวิธีที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการสอบเทียบ Vector Network Analyzer (VNA), การสอบเทียบ SOLT และ
การสอบเทียบ TRL ชื่อภาษาอังกฤษเต็มของ SOLT คือ Short Open Load Transmission ซึ่งหมายถึงการลัดวงจรวงจรเปิดวิธีการสอบเทียบโหลดและการส่งผ่าน ชื่อเต็มภาษาอังกฤษของ TRL คือ Transmission Reflection Line ซึ่งเป็นวิธีการสอบเทียบของเส้นตรงสะท้อนและสายส่ง ข้อดีและข้อเสียที่เฉพาะเจาะจงแสดงไว้ในตารางต่อไปนี้:
โดยการเปรียบเทียบคุณสมบัติของวิธีการสอบเทียบทั้งสองวิธีในการวิจัยเรื่องนี้มีข้อ จำกัด
วิธีการสอบเทียบ TRL ที่มีความแม่นยำสูง วิธีการสอบเทียบ TRL นั้นค่อนข้างง่ายสำหรับกระบวนการสอบเทียบของเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ กระบวนการเฉพาะมีสามขั้นตอน: การปรับเทียบการเชื่อมต่อแบบตรง, การปรับเทียบการเชื่อมต่อแบบสะท้อนและการปรับเทียบการเชื่อมต่อสายล่าช้า สามขั้นตอนนี้เป็นวิธีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันซึ่งจะได้รับการปรับเทียบทีละขั้นตอนโดยไม่มีความแตกต่างกัน กระบวนการสอบเทียบเฉพาะมีดังนี้:
(1) การสอบเทียบการเชื่อมต่อผ่าน (Thru): ในความเป็นจริงคือการเชื่อมต่อพอร์ต 1 และพอร์ต 2 ของระนาบอ้างอิงโดยตรงจากนั้นทำการวัดดังแสดงในรูปต่อไปนี้:
(2) สะท้อนการปรับเทียบการเชื่อมต่อ (สะท้อน): จำเป็นต้องเพิ่มภาระที่มีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนขนาดใหญ่ที่อยู่ตรงกลางของระนาบอ้างอิง วิธีที่ง่ายที่สุดคือตัดการเชื่อมต่อเครื่องบินอ้างอิงทั้งสองโดยตรงดังแสดงในรูปต่อไปนี้:
(3) การสอบเทียบการเชื่อมต่อสายหน่วงเวลา (Line): ทำการวัดโดยเชื่อมต่อสายส่งที่ตรงกับอิมพีแดนซ์ของวัตถุที่ทดสอบระหว่างระนาบอ้างอิงทั้งสองดังแสดงในรูปต่อไปนี้:
หลังจากการสอบเทียบทั้งสามขั้นตอนนี้สามารถคำนวณข้อผิดพลาดของกล่องข้อผิดพลาดกลางของระนาบการวัดทั้งสองได้และสามารถหาผลการทดสอบจริงของวัตถุที่ทดสอบได้โดยการดำเนินการทางคณิตศาสตร์กับผลการทดสอบดั้งเดิม
การออกแบบอุปกรณ์ทดสอบ
กุญแจสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ทดสอบคือการเลือกโครงสร้างใหม่ของสายส่งบอร์ด PCB และการตั้งค่าอิมพีแดนซ์ที่แตกต่างกัน
ชุด. โครงสร้างของสายส่ง PCB ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเส้นไมโครสตริปเส้นสตริปและคลื่นนำแบบโคพลานาร์ ตามคำอธิบายลักษณะโครงสร้างเหล่านี้ในบทที่ 2
พบว่าเส้นสตริปเหมาะสำหรับใช้ในการทดสอบวัตถุวิจัยความเร็วสูงโดยไม่คำนึงถึงการกระจายสนามแม่เหล็กการควบคุมอิมพีแดนซ์หรือความสามารถในการป้องกันการรบกวน
ในการวิจัยเรื่องนี้โครงสร้างเส้นลายถูกเลือกเป็นสายส่งบนบอร์ด PCB ของอุปกรณ์ทดสอบ
ในอดีตสำหรับการคำนวณอิมพีแดนซ์สไตรไลน์พารามิเตอร์พื้นฐานเช่นคุณสมบัติของวัสดุความหนาและความกว้างของเส้นมักถูกนำมาเป็นสูตรเชิงประจักษ์ในการคำนวณ แต่สูตรเชิงประจักษ์นั้นไม่แม่นยำนัก
และคำนวณแล้ว
กระบวนการนี้ซับซ้อนมากและเกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย นับตั้งแต่ บริษัท Polar เปิดตัวซอฟต์แวร์คำนวณอิมพีแดนซ์แบบคลาสสิก Polar SI9000 กระบวนการคำนวณอิมพีแดนซ์และความยุ่งยากจึงลดลงอย่างมาก
ดังนั้นซอฟต์แวร์นี้จึงใช้ในการคำนวณการออกแบบอิมพีแดนซ์สไตรไลน์ ตามลักษณะการส่งผ่านของขั้วต่อไฟฟ้า USB 3.1 Type C ความต้านทานที่แตกต่างกันของสายส่งคือ100Ωและอิมพีแดนซ์ปลายเดี่ยวคือ50Ω ภายใต้สมมติฐานนี้ค่าพารามิเตอร์ต่างๆของเส้นสตริปได้มาจากซอฟต์แวร์ดังแสดงในตารางต่อไปนี้
ในการทดสอบจริงคุณจะต้องเชื่อมต่อขั้วต่อตัวผู้และตัวเมียและเชื่อมต่อกับตัววิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ผ่าน SMA
การวิเคราะห์ข้อมูลผลการทดสอบ
เชื่อมต่อขั้วต่อไฟฟ้า USB 3.1 Type C อุปกรณ์ทดสอบและเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ดังแสดงในรูปที่ 5-9 จากนั้นทดสอบพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของขั้วต่อไฟฟ้าและหลังจากวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่วัดได้แล้วให้เลือกคู่ที่แตกต่างกันหนึ่งคู่ สำหรับการวิเคราะห์โดยละเอียด รูปที่ 5-11 เป็นการเปรียบเทียบระหว่างอิมพีแดนซ์ลักษณะ TDR ที่วัดได้ของคู่ดิฟเฟอเรนเชียลกับผลการจำลองรูปที่ 5-12 รูปที่ 5-13 รูปที่ 5-14 รูปที่ 5-15 เป็นกราฟเปรียบเทียบของพารามิเตอร์ S ที่วัดได้ และพารามิเตอร์ S จำลอง
จากการวิเคราะห์เปรียบเทียบข้างต้นพบว่าผลการทดสอบและผลการจำลองไม่ทับซ้อนกันอย่างสมบูรณ์และมีข้อผิดพลาดในระดับหนึ่งเสมอ
ผลการทดสอบมักจะมีประสิทธิภาพที่แย่กว่าเมื่อเทียบกับผลการจำลอง แต่ไม่ว่าจะเปรียบเทียบผลพารามิเตอร์ใดก็ตามจะพบได้ว่าแนวโน้มเส้นโค้งของผลการทดสอบจะสอดคล้องกับแนวโน้มเส้นโค้งการทดสอบของผลการจำลองเสมอและ ไม่มีความผันผวนอย่างมีนัยสำคัญ
สาเหตุของข้อผิดพลาดได้รับการวิเคราะห์ดังนี้:
(1) การทำงานของมนุษย์และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมข้อผิดพลาดที่เกิดจากปัจจัยเหล่านี้ไม่สามารถกำจัดได้ทั้งหมด แต่ข้อผิดพลาดสามารถลดลงได้ด้วยการดำเนินการมาตรฐานและการเลือกสภาพแวดล้อมการทดสอบที่เหมาะสม
(2) ในซอฟต์แวร์จำลองแม่เหล็กไฟฟ้าโมเดลมีความเรียบร้อยมากและดูเหมือนว่าจะไม่เสียหายหรือมีรอยบาก แต่ขั้วต่อไฟฟ้าในการทดสอบจริงนั้นได้มาจากการประมวลผลและการประกอบทีละขั้นตอน
ในกระบวนการผลิตจะมีข้อผิดพลาดเกี่ยวกับขนาดของสายส่งของขั้วต่อไฟฟ้าอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และ Pin จะไม่เรียบอย่างแน่นอน ในระหว่างกระบวนการประกอบอาจมีการสึกหรอและรอยขีดข่วนในแต่ละส่วน
ปัญหาที่ดูเหมือนเล็กน้อยเหล่านี้จะสะท้อนให้เห็นในกระบวนการส่งสัญญาณความเร็วสูง
(3) ในทำนองเดียวกันปัญหาของวัสดุเชื่อมต่อไฟฟ้าก็มีผลกระทบเช่นกัน ในซอฟต์แวร์จำลองวัสดุของแต่ละส่วนของโครงสร้างตัวเชื่อมต่อจุดจะต้องมีความสม่ำเสมอและคุณสมบัติของวัสดุยังถูกกำหนดเป็นค่าคงที่ แต่ในการทดสอบจริงขั้วต่อไฟฟ้าที่เลือกไม่สามารถกระจายวัสดุได้อย่างสมบูรณ์ และคุณสมบัติของวัสดุไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการทดสอบ
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในผลการทดสอบด้วย
แม้ข้อผิดพลาดเล็กน้อยเหล่านี้จะไม่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของการจำลองการตรวจสอบและความเป็นไปได้ของการเพิ่มประสิทธิภาพขั้วต่อไฟฟ้า ดังนั้นจากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ผลการจำลองของซอฟต์แวร์จำลองแม่เหล็กไฟฟ้า HFSS ที่ใช้ในหัวข้อนี้เป็นจริงและเชื่อถือได้ในการออกแบบตัวเชื่อมต่อไฟฟ้าความเร็วสูงและการเพิ่มประสิทธิภาพของขั้วต่อไฟฟ้านี้จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ ออกแบบความเร็วในการส่ง
ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ของเรา:www.kabasi-connector.com
หรือคุณสามารถติดต่อกับเราโดยตรง
