Con unas velocidades de transmisión que no dejan de crecer, la integridad de la señal en los diseños digitales de alta velocidad resulta cada vez más compleja
PCIe 5.0, por ejemplo, permite alcanzar velocidades de transmisión de hasta 32 GT/s y define un índice de pérdida de inserción máximo entre el complejo raíz (RC) y el punto final (EP). Aparte del paquete de RC, el paquete de EP, los conectores y las vías, esto viene determinado principalmente por las trazas de señal en las capas correspondientes de la tarjeta impresa. Por tanto, su pérdida de inserción por pulgada es una magnitud clave y debe medirse sin los efectos de ningún conector de entrada o de salida, lo que incluye asimismo sondas y vías de la tarjeta impresa. Delta L es un algoritmo que proporciona un método sencillo para eliminar dichos efectos y calcular la pérdida de inserción por pulgada de una traza de tarjeta impresa a partir de medidas de probetas con diferentes longitudes.
Figura 1: Sistema de medida con el R&S®ZNB40 y sondas Delta‑L 4.0
Para verificar la pérdida de inserción por pulgada en una traza de señal de la tarjeta impresa.
Cuando se mide la pérdida de inserción de una traza de señal en una capa de una tarjeta impresa, los conectores de entrada y salida, incluidas las sondas y vías de la tarjeta, producen contribuciones no deseadas a los resultados, y por lo tanto deben eliminarse de la medida abarcando todo el área de interés. Delta L es un algoritmo desarrollado para eliminar estos efectos matemáticamente, y calcula la pérdida de inserción por pulgada en la traza de señal de una capa concreta de la tarjeta impresa utilizando estructuras de señal de diferentes longitudes. El flujo de trabajo para la medida Delta L está completamente integrado en los analizadores de redes vectoriales R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT y R&S®ZND con la opción R&S®ZNx-K231.
La caracterización completa de un adaptador de fijación y la compensación correspondiente del adaptador desplaza por completo el plano de referencia del analizador de redes vectoriales (VNA) a una nueva posición cercana al dispositivo bajo prueba (DUT). Este método se puede emplear para medir DUT de todo tipo. Al contrario, en Delta L, el algoritmo parte de que el DUT es una línea de transmisión cuasi ideal en una capa concreta de la tarjeta impresa, que se caracteriza solamente mediante la longitud y la pérdida. El flujo de trabajo para la completa caracterización y compensación del adaptador de fijación también está disponible en los analizadores de redes vectoriales R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT y R&S®ZND. Las opciones correspondientes son R&S®ZNx-K210 (EZD), R&S®ZNx-K220 (ISD) y R&S®ZNx-K230 (SFD).
Si solamente se necesita la pérdida de inserción por pulgada de una determinada capa de la tarjeta impresa, Delta L proporciona un método sencillo y adaptable para obtener los resultados midiendo estructuras de la tarjeta impresa con tres métodos diferentes: 1L, 2L o 3L. Estos definen el número de probetas utilizadas con diferentes longitudes de traza. La figura 2 muestra un ejemplo de 2L con probetas de 5 y 2 pulgadas.
Delta L 3.0 define la sonda, la proyección de la sonda y la distancia entre puntas (1,0 mm), así como el algoritmo para calcular la pérdida de inserción por pulgada. Es compatible hasta PCIe 4.0 y con frecuencias de hasta 20 GHz. Delta L 4.0 es una ampliación reciente para PCIe 5.0 y PCIe 6.0, que redefine la proyección y la distancia entre puntas de la sonda (0,5 mm) y amplía el algoritmo a 40 GHz. La opción R&S®ZNx-K231 incluye el nuevo algoritmo Delta L 4.0, que se puede utilizar tanto para medidas Delta L 4.0 como Delta L 3.0.
Figura 2: Método Delta‑L con probetas de dos longitudes
Aquí se muestran probetas de 5 y 2 pulgadas. La pérdida de inserción por pulgada se determina para el área de interés, que se muestra aquí como el segmento de traza de 3 pulgadas incluido en la probeta de 5 pulgadas.
Figura 3: Sondas Delta‑L 4.0 de PacketMicro
Las sondas Delta‑L 4.0 con pines de guía en una tarjeta de prueba, con probetas de 10", 5" y 2" en diferentes capas de la tarjeta impresa.
En la figura 1 se muestra el sistema de medida en conjunto, en la figura 3 un primer plano de las sondas Delta L 4.0 utilizadas y la tarjeta de prueba, y en la figura 4 otra imagen detallada de la proyección de la sonda. El VNA se calibra hasta el extremo de los cables coaxiales, p. ej. con la unidad de calibración automática R&S®ZN-Z54.
Figura 4: Sonda Delta‑L 4.0 y tarjeta de prueba de PacketMicro
Muestra la proyección de la sonda Delta‑L 4.0. Delta‑L 4.0 define una estructura tierra-señal-señal-tierra (GSSG) con una distancia entre puntas de 0,5 mm, en lugar de la distancia de 1,0 mm de Delta‑L 3.0.
Con la opción R&S®ZNx-K231, el flujo de trabajo de Delta L se integra completamente en los analizadores de redes vectoriales R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT y R&S®ZND. Su implementación incluye los métodos 1L, 2L y 3L, con probetas con 1, 2 o 3 longitudes diferentes, respectivamente. Gracias a la incorporación en el propio instrumento, elimina por completo la necesidad de posprocesamiento en un PC externo.
Figura 5: Implementación de Delta‑L en la opción R&S®ZNx-K231
Esta implementación incluye los métodos de medida 1L, 2L y 3L.
El diálogo mostrado en las figuras 5 y 6 permite acceder a los ajustes de medida para Delta L, incluyendo la configuración de puertos del instrumento, la selección del método Delta L y la definición del barrido. Además de los parámetros de dispersión, también se pueden visualizar las impedancias de TDR para verificar la correcta conexión de las sondas Delta L y corregir el ajuste de las sondas si es necesario.
Figura 6: Configuración de los ajustes para Delta‑L en la opción R&S®ZNx-K231
Una vez que el usuario ha definido los ajustes se puede iniciar la medida Delta L, que guía al usuario a través de los distintos pasos del flujo de trabajo Delta L. El usuario puede seleccionar para cada longitud de probeta una medida en directo o cargar un resultado de medida ya existente guardado en formato Touchstone.
Figura 7: Flujo de trabajo Delta‑L – ejemplo de test 3L
La figura 7 muestra un ejemplo del método 3L en el que se utilizan probetas de 10", 5" y 2". En este caso, el algoritmo Delta L elimina los conectores de entrada y salida correspondientes y aporta tres resultados de pérdida de inserción por pulgada, combinando 10" con 5" (área de interés = 5"), 10" con 2" (área de interés = 8") y 5" con 2" (área de interés = 3"), tal y como se muestra en la figura 2. El método 3L aporta la mayor cantidad posible de información y se usa generalmente en una fase temprana, por ejemplo para la selección del material.
Figura 8: Flujo de trabajo Delta‑L – ejemplo de test 2L
La figura 8 muestra un ejemplo de una medida 2L con probetas de 10" y 5". Aquí, el algoritmo Delta L elimina los conectores de entrada y salida correspondientes y aporta un resultado de pérdida de inserción por pulgada combinando las únicas longitudes disponibles, 10" y 5" (área de interés = 5"). El método 2L proporciona un resultado preciso de pérdida de inserción por pulgada en el área de interés y se recomienda para el muestreo de tarjetas. El método 1L utiliza solamente una longitud de probeta y no elimina los conectores de entrada y salida de los resultados de medida. Está diseñado para la fabricación a gran escala y permite recabar tendencias y estadísticas del proceso de fabricación con probetas en múltiples tarjetas.
Figura 9: Pérdida de inserción por pulgada con y sin alisado
Tan pronto como están disponibles los resultados de medida de todas las probetas requeridas se puede iniciar el cálculo Delta L correspondiente con el botón «Run» en el flujo de trabajo Delta L. Los resultados se muestran en un nuevo diagrama por separado. Para todas las frecuencias seleccionadas en los ajustes de medida Delta L se obtienen marcadores que muestran los valores numéricos de la pérdida de inserción por pulgada y la respectiva incertidumbre. La figura 9 muestra los resultados de Delta L, utilizando el método 2L con una probeta de 10" y una de 5". La traza naranja muestra la curva alisada con los valores de marcador en las frecuencias seleccionadas. La traza azul muestra la curva sin alisado a modo de referencia y para facilitar la comparación.
Los analizadores de redes vectoriales R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT y R&S®ZND brindan todas las funciones necesarias para llevar a cabo test de integridad de señal en estructuras de señal digitales de alta velocidad en un solo instrumento. La opción R&S®ZNx-K231 incluye el flujo de trabajo de medidas Delta L hasta Delta L 4.0, como lo requieren PCIe 5.0 y PCIe 6.0. Delta L 4.0 ha sido desarrollado para la aplicación hasta 40 GHz y ofrece un método simple y adaptable para calcular la pérdida de inserción por pulgada de una sección de traza en una capa concreta de la tarjeta impresa.
| Producto | Denominación | Nro. de referencia |
|---|---|---|
| Caracterización Delta‑L 4.0 de tarjetas impresas, análisis completo 1L, 2L y 3L basado en la metodología Intel Delta‑L 4.0 | ||
| Para R&S®ZNA | R&S®ZNA-K231 | 1339.3922.02 |
| Para R&S®ZNB | R&S®ZNB-K231 | 1328.8628.02 |
| Para R&S®ZNBT | R&S®ZNBT-K231 | 1328.8663.02 |
| Para R&S®ZND | R&S®ZND-K231 | 1328.8705.02 |
