Impedansanpassning

1. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 1 Impedansanpassning • - Välj basmaterial • - Välj ledarbredd och isolation • - Beräkna impedans och anpassa • lageruppbyggnaden • Impedansmätning av testkupong • Snittprov och verifiering av resultat

2. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 2 Vilken lageruppbyggnad ska vi välja med nedan angivna förutsättningar? 12 – lagerskort i FR-4 Tjocklek: 1,6 mm ± 0,1 mm Lagerfördelning: S-P-S-S-P-P-P-P-S-S-P-S (S=signalplan P=VCC/GND) Önskad ledarbredd för 50 ohm singel ended på lager 1,3,4,9,10,12: 6 mil = 152,4 µm Önskad ledarbredd för 100 ohm differentiellt på lager 1,3,4,9,10,12: 5 mil = 127 µm Önskad separation på dom differentiella paren på lager 1,3,4,9,10,12: 9 mil = 228,6 µm

3. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 3 Stackup 12 lagerskort med impedansanpassning singel 50 + diff 100

4. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 4 50 ohm singel ended ytterlager över GND L2 resp. L11

5. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 5 100 ohm differentiellt på ytterlager över GND på L2 resp. L11

6. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 6 50 ohm L3, L4, L9, L10

7. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 7 100 ohm differentiellt L3, L4, L9, L10

8. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 8 Hur mäter vi impedans på mönsterkort ? Vi använder oss av en Polar CITS 500S där mätningarna görs med hjälp av s.k. TDR teknik (TDR = Time Domain Reflectometry). Ett TDR instrument är en speciell typ av oscilloskop. Ett vanligt oscilloskop mäter ändringar i spänning över en tidsperiod och presenterar resultatet som en kurva på skärmen. Ett TDR instrument har en liknande funktion men innehåller ytterligare kretsar för att skicka ut en spänning och mäta nivåskillnader hos denna spänning över en tidsperiod. TDR instrument har en liknande funktion som radar eller ekolod på det sättet att en signal sänds ut och att reflektioner eller ekon av denna signal visualiseras. I TDR instrumentet är signalen en spänning som sänds längs en kabel eller en ledare på ett mönsterkort. Signalen reflekteras när den stöter på en förändring av den karakteristiska impedansen hos ledaren. Tiden det tar för signalen att reflekteras tillbaka till TDR instrumentet kan användas för att mäta längden till varje impedansförändring längs ledaren.

9. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 9 Mätning av differentiell impedans hos ett ledarpar med impedansen 100 ohm

10. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 10 Definitioner av impedansrelaterade termer: • Differential impedance – impedansen hos ett ledarpar när det drivs med signaler • som har samma amplitud och som är i motfas med varandra. • Odd mode impedance – impedansen hos ena sidan av ett ledarpar när ledarna • drivs med signaler som har samma amplitud och som är i motfas med varandra. • Even mode impedance – impedansen hos ena sidan av ett ledarpar när ledarna • drivs med signaler som har samma amplitud och som är i fas med varandra. • Common mode impedance – impedansen hos ett ledarpar när det drivs med • signaler som har samma amplitud och som är i fas med varandra.

11. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 11 Vi har kunnat konstatera att vi har en utmärkt korrelation mellan beräkningar och mätningar genom att ta snittprov på testkupongerna som använts vid impedansmätningarna.

12. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 12 Korrelation mellan impedansmätning och dito beräkning på ytterlager.

13. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 13 En anledning till bra korrelation mellan beräkningar och mätningar är att programmet från Polar tar hänsyn till ”hartsrika” områden.

14. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 14 Impedansberäkning av inbäddade differentiella vågledare med skärmledare och mixade dielektrikum med hjälp av Si8000m från Polar.

15. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 15 Förutom Differentiell Impedans kan vi även beräkna ”Odd Mode”, ”Even Mode” och ”Common Mode” med hjälp av Si8000m

16. 2014-09-27 TELTEX AB Reviderad 2008-01-09 Björkholmsvägen 2-4 Telefon Telefax Hemsida 141 46 Huddinge +46 (0)8 449 83 00 +46 (0)8 449 83 01 www.teltex.se Sida 16 Här ser vi hur man med hjälp av kopplingen till excel hos Si8000m kan se vad som händer med ”Even mode” respektive ”Odd mode” när separationen hos ett ledarpar förändras.