原创 线缆连接器—高频常见问题与案例分享

2021-3-4 12:19 3655 10 7 分类: 测试测量

随着科技的日新月异,高速影音数据传输的需求也不断进化,例如HDMI的规范从 HDMI 2.0 发展到 HDMI 2.1,传输速率由6.0 Gbps 发展至为12Gbps,让影像传输的效率更上一层楼;又如USB 3.2 Gen 2的最大传输速度为10 Gbps,为了让速度快上加快,USB-IF 协会已推出USB 4 Gen3让传输速度跃升至双通道40Gbps. 然而,当用户在追求绝佳传输质量与实时性的那一刻,线材的稳定性和优劣必然会直接影响到使用者体验;举例来说,当使用者将未认证的线缆插上设备后,常会发生装置无反应的情况。

一.   阻抗不匹配(Impedance NOT Matching)

阻抗匹配(Impedance Matching)是指为了使信号功率能从信号源(source)到负载(load)得到最有效的传递,让信号在传递过程中尽可能不发生反射现象。Issue:阻抗不匹配若发生时,会形成反射、能量无法传递,不仅降低效率还会产生震荡、辐射、干扰等不良影响。

二.   串音干扰(Crosstalk)

两条信号线之间的耦合干扰现象,可分为近端及远程干扰。Issue:串音干扰发生时,会影响信号完整性。


频域的衰减(Attenuation)

高频信号由A传递至B,于传输过程中产生的信号损失以及各种损耗成分的总和。Issue:频域的衰减发生时,会造成信号传导不良,降低效率等不良影响。

. 反射损失(Return Loss)

高频信号由A传递至B,于传输过程中产生的信号损失以及各种损耗成分的总和。Issue:频域的衰减发生时,会造成信号传导不良,降低效率等不良影响。

. 衰减串音比ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio)

远程串音与衰减的差值。Issue:当ACR发生时,即代表CrosstalkInsertion Loss可能也有相应的问题发生,造成信号完整性可能有所影响及讯号效率降低的不良情况产生。

高频治具解决方案应用于实际案例

我们以测试验证和实际上遇到的案例提供客制化高频治具解决方案,可逐一对应,让您的产品无论从开发初期到上市都能保有良好的质量。以下为百佳泰在高频治具设计上所搜集的一些案例:

Example 1:  待测物 pin脚与治具板连接处,接触面所造成的阻抗不匹配(Impedance not Matching:

解决方案:减少待测物 pin脚与治具板连接处,因电容效应过大而造成阻抗偏低的影响。

Example 2: 客户连接器加工方式所造成的Insertion Loss影响

解决方案:改善加工方式,减少Insertion Loss

Example 3: 同一平面,相邻太近的Trace,造成Crosstalk的现象

解决方案:相邻的Differential pair采不同层面的走线方式,减少信号太近造成的串音干扰。同时利用贯穿孔(via),缩短信号的Return Path

Example 4: HDMI ACR Test Failed

解决方案:由于ACR是测试 远程串音与衰减的差异值,藉由减少Crosstalk & Insertion Loss来让ACR test更容易通过。

高频常见问题与改善方案案例分享

为协助您的产品从开发初期到上市都能拥有良好的质量,百佳泰搜集了实际测试中最常发生问题的以下三个Potential Risks,以此作为分享:

n   Impedance not matching 阻抗不匹配

n   Attenuation 衰减

n   Crosstalk 串音干扰

案例 1A公司的HDMI 2.1 Receptacle Connector测试时,Receptacle端的CLK Trace阻抗就算为95.809Ω,但Insertion Loss表现不见得为佳。

Impedance: 95.809Ω改善前:  

Insertion Loss改善前):