CN103995183A - 一种基于快速脉冲响应的pcb布线阻抗连续性检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，以控制理论为支撑点，结合脉冲响应、信号反射等关键电气因素，搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，产生快速阶跃脉冲；主板断电将所述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，搭建低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集并离散取样；对输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，得到输出信号频谱，并与即有的输入信号变换后的频谱相比较，确认该PCB板走线上阻抗不连续点，进行阻抗的连续性调整，解决服务器主板在高速PCB布线测试中，无法阻抗一致连续性的问题，保证服务器PCB布线阻抗检测的高效率、低成本。

Description

一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法
 
技术领域
本发明涉及计算机通信领域，具体地说是一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法。
背景技术
当今的PCB板的信号速度设计越来越高，高速信号分布于主板的各个部分，承担着***互联及信息交互的任务，PCB板上高速信号的设计质量直接影响信号的传输质量，PCB板上信号的布线阻抗的连续性决定信号能否流畅的传递给控制接收端，布线阻抗若不连续，将出现信号的误码等现象，控制器会不断的进行数据的重发互联动作，导致数据的发送效率低，一组数据需要发送多次才能正确传递，***的传输性能瓶颈问题随之而来，这就需要从根本上加快PCB板上信号布线阻抗的连续性设计。
当前服务器***对于数据的高速传输需求、PCB板上信号布线阻抗的优化设计，已逐渐成为影响服务器信号的传输、运算性能关键因素。当前的通常做法是采用人工检查PCB信号布线方式，即根据人工的经验及已有的设计规则尽可能保证信号的布线阻抗连续，然后再根据信号的眼图及性能的实测数据，进一步确认信号是否稳定，该方式存在测试无法覆盖的区域，即当需要初始化启动时，眼图测试数据无法进行定向发包动作，但此时***对数据的传输稳定性要求较高，此时无法确认眼图是否正常，经常存在正常眼图测试正常，而初始化几率性中断的问题。这种单一的眼图及性能实测方式，无法实现PCB信号布线质量一致性需求；随着对服务器***数据高速传输要求不断增加，为了保证服务器***的稳定运行，在实际操作运行过程中，实现***的PCB信号布线阻抗连续性检测尤为重要，并成为决定服务器***传输性能的关键要素之一。
发明内容
针对当前服务器***PCB信号布线质量检测过程中遇到的上述问题，本发明提出了一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法。
    本发明所述一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，以控制理论为支撑点，结合脉冲响应、信号反射等关键电气因素，来解决当前服务器主板在高速PCB布线测试过程中，无法阻抗一致连续性的问题；所述PCB布线阻抗连续性检测方法的主要内容包括：
①搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，产生上升时间为2ns的快速阶跃脉冲，脉冲的电平幅度为1V；
②在主板断电情况下，将上述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，且PCB板上安装焊接对应的元件器，即测试对象为正常可工作的服务器主板的PCB布线；
③搭建低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集，采用10位的模数转换器对输出端信号进行离散取样；
④对PCB板上待测布线路径输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，转变为频域分析，得到输出信号频谱；
⑤将输出信号频谱与即有的输入信号变换后的频谱相比较，根据频谱图像上的差异，确认该PCB板走线上存在阻抗不连续点，进行阻抗的连续性调整，如调整走线的宽度、过孔的个数等。
本发明所述一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法具有的有益效果：
本发明所述基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，解决了当前服务器主板在高速PCB布线测试过程中，无法阻抗一致连续性的问题，保证了服务器PCB布线阻抗检测的高效率、低成本，实现服务器主板布线可靠性、稳定性设计，对于服务器高速走线的信号质量提升具有重要的意义。
附图说明
附图1为所述微分控制器的示意图；
附图2为基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法的实施流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法进行详细说明。
 本发明所述基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，以控制理论为支撑点，结合脉冲响应、信号反射等关键电气因素，来解决当前在服务器主板在高速PCB布线测试过程中，无法阻抗一致连续性的问题；所述PCB布线阻抗连续性检测方法的主要内容包括：
①搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，产生上升时间为2ns的快速阶跃脉冲，脉冲的电平幅度为1V；
②在主板断电情况下，将上述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，为测试实际工作状态下的阻抗情况，PCB板上必须安装焊接对应的元件器，即测试对象为正常可工作的服务器主板的PCB布线；
③搭建低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集，采用10位的模数转换器对输出端信号进行离散取样；
④对PCB板上待测布线路径输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，转变为频域分析，得到输出信号频谱；
⑤将输出信号频谱与即有的输入信号变换后的频谱相比较，根据频谱图像上的差异，确认该PCB板走线上存在阻抗不连续点，进行阻抗的连续性调整。
实施例：
下面通过一个实施例对本发明所述基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法的优点和设计内容，进行详细说明：
本实施中，首先搭建微分控制器，调节微分控制器（如附图1所示）的微分环节，产生上升时间为2ns的快速阶跃脉冲，脉冲的电平幅度为1V，在现有的微分控制器中，调节微分环节即控制电感的感值，使信号上升边沿延迟变短，为防止脉冲对主板上的器件产生影响，将脉冲的电平幅度控制在1V；
在主板断电情况下，将上述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，从微分控制器到待测布线路径输入端的长度需要控制在30mm以内；考虑过孔及元器件引脚对信号传导的实际影响，PCB板上必须安装焊接对应的元件器，即测试对象为正常可工作的服务器主板的PCB布线；
搭建1MHZ低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集，布线路径输出端选取方法为信号的芯片接收端的layout PAD点，同时考虑信号末端反射的影响，为准确获取检测数据，断开信号走线与芯片的连接；对应输入信号，输出端信号1M以上为高频干扰采用低通滤波器将1MHZ以上的信号进行频率过滤，采用10位的模数转换器对输出端信号进行离散取样，即隔一定的时间进行输出幅值的量测保存，保存一张输出信号的时间、幅值二维表；
对输出端信号进行离散取样值进行傅里叶变换，转变为频域分析，得到输出信号频谱，结合傅里叶变换方法，为降低运算量，将输出信号的时间、幅值二维表以时间为分割单位进行分段处理，每一段作为采样的点数为30，保证变换后的转换精度，实现高效的运算转换；
将输出信号频谱与即有的输入信号变换后的频谱相比较，根据频谱图像上的差异，即找出频谱幅值变化量超过即有的输入信号50%的异常点，观测异常点所持续的频率范围，若频率持续范围在+/-100HZ以上，则确认该PCB走线上存在阻抗不连续点，需要进行阻抗的连续性调整，如调整走线的宽度、过孔的个数等。 
附图2为本发明所述基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法的实施流程图，如附图2所示，该PCB布线阻抗连续性检测方法的实施流程如下：①研发工程师搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，电感值一般设置在16uH，产生上升时间为2ns的快速阶跃脉冲，脉冲的电平幅度为1V，通过示波器量测确认；
②将主板断电，将上述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端；③搭建1MHZ低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集，采用10位的模数转换器对输出端信号进行离散取样；
④对输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，转变为频域分析，得到输出信号频谱；
⑤将输出信号频谱与即有的输入信号变换后的频谱相比较，根据频谱图像上的差异，确认该PCB板走线上存在阻抗不连续点。
 经过上面详细的实施过程，本发明所述基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，能够方便的实现服务器PCB布线阻抗检测的高效率、低成本设计，不仅达到了传输检测的要求，而且实现低成本、低延迟要求，实现服务器PCB布线阻抗的可靠性、稳定性。
 上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法, 以控制理论为支撑点，结合脉冲响应、信号反射关键电气因素，其特征在于,该PCB布线阻抗连续性检测方法的主要内容包括：
①搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，产生上升时间为2ns的快速阶跃脉冲，脉冲的电平幅度为1V；
②在主板断电情况下，将上述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，且PCB板上安装焊接对应的元件器，即测试对象为正常可工作的服务器主板的PCB布线；
③搭建低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集，采用10位的模数转换器对输出端信号进行离散取样；
④对PCB板上待测布线路径输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，转变为频域分析，得到输出信号频谱；
⑤将输出信号频谱与即有的输入信号变换后的频谱相比较，根据频谱图像上的差异，确认该PCB板走线上存在阻抗不连续点，进行阻抗的连续性调整。
2.根据权利要求1所述的一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，其特征在于，搭建微分控制器，调节微分控制器的微分环节，电感值设置在16uH，产生上升时间为2ns的快速阶跃脉冲，脉冲的电平幅度为1V，通过示波器量测确认。
3.根据权利要求2所述的一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，其特征在于，在主板断电情况下，将所述快速阶跃脉冲直接引入PCB板上待测布线路径输入端，从微分控制器到待测布线路径输入端的长度控制在30mm以内。
4.根据权利要求3所述的一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，其特征在于，搭建1MHZ低通滤波器，对PCB板上待测布线路径输出端的信号进行高频过滤、采集，布线路径输出端选取方法为信号的芯片接收端的layout PAD点，并断开信号走线与芯片的连接；对应输入信号，采用低通滤波器将1MHZ以上的输出端信号进行频率过滤，采用10位的模数转换器对输出端信号进行离散取样，即隔一定的时间进行输出幅值的量测保存，保存一张输出信号的时间、幅值二维表。
5.根据权利要求4所述的一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，其特征在于，对PCB板上待测布线路径输出端信号的离散取样值进行傅里叶变换，转变为频域分析，得到输出信号频谱，结合傅里叶变换方法，将输出信号的时间、幅值二维表以时间为分割单位进行分段处理，每一段作为采样的点数为30。
6.根据权利要求5所述的一种基于快速脉冲响应的PCB布线阻抗连续性检测方法，其特征在于，将输出信号频谱与即有的输入信号变换后的频谱相比较，根据频谱图像上的差异，即找出频谱幅值变化量超过即有的输入信号50%的异常点，观测异常点所持续的频率范围，若频率持续范围在+/-100HZ以上，则确认该PCB走线上存在阻抗不连续点，并进行阻抗的连续性调整，调整走线的宽度、过孔的个数。
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