¿Qué significa IEEE 1588 para su próxima T y el diseño del sistema M?

  

 

Paul F. Franklin, Instrumentos Keithley Inc.

19/10/2010 11:41 CET

Temporización y sincronización son cruciales en la construcción de test y medida (T & M) de sistemas, lo que hace fácil el IEEE 1588 Precisión Time Protocol de usar y de alto rendimiento especialmente atractiva para los diseñadores de sistemas. Este documento ofrece una visión general de los beneficios IEEE 1588 trae a T y los sistemas de seguimiento, especialmente si se combina con LXI capacidades instrumento de clase B, y muestra cómo estas capacidades se pueden integrarse en los instrumentos que pueden servir como bloques de construcción de gran alcance para la creación de sistemas de alta prueba de rendimiento.

IEEE 1588 resumen 
IEEE 1588 especifica un Precisión Time Protocol (PTP) que se puede utilizar para sincronizar los relojes en un sistema de T & M. Cuando un sistema de T & M implementa PTP, cada instrumento, computadora, u otro controlador en el sistema contiene un reloj. PTP permite la sincronización de todos estos relojes y mantenerlos sincronizados. PTP requiere la comunicación de datos entre todos los dispositivos, en Trinidad y sistemas de seguimiento, que suele ser implementado a través de Ethernet LAN. Otros métodos de sincronización de tiempo se han utilizado en aplicaciones de T & M, incluyendo Network Time Protocol (NTP), posicionamiento global por satélite (GPS), sistemas basados en, y por cable de distribución de señales de oscilador de referencia.

Sin embargo, en comparación con estas alternativas, los sistemas IEEE 1588 basada en ofrecer una mayor sincronización precisa y exacta al tiempo que ofrece los beneficios de las conexiones estándar de red Ethernet LAN. Además, hay indicios de que IEEE 1588 será ampliamente utilizado fuera de la industria de T & M, que conduce a una mayor disponibilidad y menores costos para los sistemas basados en IEEE 1588 en mayores economías de escala.

LXI Instrumentos y IEEE 1588

Listado LXI: La LXI (extensiones LAN para Instrumentación) Consorcio está formado por miembros de la mayoría de las principales y las empresas T M. Desde su formación hace varios años, el Consorcio ha desarrollado y puesto en libertad normas para el uso de las redes Ethernet en la instrumentación. El Consorcio ha reconocido el potencial del protocolo IEEE 1588, por lo que el estándar LXI requiere que el apoyo a su inclusión en varias clases de instrumentos LXI. Información adicional sobre el Consorcio LXI está disponible en www.lxistandard.org.

Clases LXI: El estándar LXI define tres clases de dispositivos. La clase de referencia, de clase C, se define una aplicación coherente de LAN, y una interfaz de navegador de Web para la configuración, control y acceso a los datos, sino que también requiere un controlador de instrumento IVI para una interfaz de programación. Clase B se basa en la clase C por un sentido común que requiere de tiempo con IEEE 1588 y peer-to-peer de mensajería LAN. Clase A se basa en dos clases C y B, mediante la adición de un alto rendimiento, cableados bus de disparo para aplicaciones con requisitos estrictos de tiempo. A pesar de estas notas se refiere específicamente a la LXI Clase B, LXI dispositivos de Clase B también incorporan todas las capacidades de la clase.

Clase B detalles LXI: La especificación IEEE 1588 incluye disposiciones para la configuración de muchos aspectos de la PTP para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones. Fue diseñado expresamente para ser flexibles y responder a las necesidades de muchas industrias, no sólo de T & M. Además, esta especificación sólo se normaliza el funcionamiento del tiempo de trabajo, no la forma en que se utilizan en una aplicación determinada, ni qué significado se da a las marcas de tiempo que proporcionan. A pesar de esta flexibilidad es útil en el fomento de una mayor adopción de IEEE 1588 en múltiples industrias, puede ser una barrera para la interoperabilidad y facilidad de uso en industrias específicas. Por lo tanto, la especificación LXI Clase B ofrece orientación adicional para la configuración y el uso de IEEE 1588. Estas especificaciones adicionales que se eligieron para adaptar y optimizar IEEE 1588 de la operación y uso en sistemas de T & M, asegurando la compatibilidad y la interoperabilidad entre todos los de clase B y los instrumentos LXI Un.

La especificación LXI Clase B define:

• Una aplicación estándar de IEEE 1588, incluyendo la adaptación de T & M aplicaciones
  
• Un significado estándar para las marcas de tiempo proporcionado por el IEEE 1588
  
• Un par estándar-to-peer LAN protocolo de mensajería incorporando marcas de tiempo
  
• Un mecanismo de configuración estándar para los eventos de conexión, disparadores, y las acciones
  
• Un mecanismo estándar de registro para el registro de eventos importantes con marcas de tiempo.
  
  Beneficios de la IEEE 1588 y LXI de Clase B para T & M diseño del sistema
  
  
  Muchos (si no la mayoría) T y los sistemas de seguimiento se pueden beneficiar de un sentido preciso del tiempo común a todos los componentes del sistema. La variedad de instrumentos de T & M y sus aplicaciones es muy amplia y también lo es su necesidad para la sincronización del reloj de precisión. Las capacidades específicas que se requieren y el grado de precisión requerido varían de un instrumento o aplicación a otra, pero los ejemplos siguientes ilustran una amplia muestra representativa del sistema de examen de las necesidades.
  
  Tiempo de medición de datos de estampado: fecha y hora los datos de medición (es decir, asociar un tiempo con cada punto de datos) es ampliamente utilizado en aplicaciones de T & M. Por ejemplo, marcas de tiempo son útiles para el control de calidad y satisfacer los requisitos reglamentarios. Sin embargo, sólo son útiles para estos fines, si su exactitud y precisión sean conocidas y fiables.
  
  A través del uso de la IEEE 1588 protocolo PTP, LXI clase B se puede sincronizar a una fuente sola vez de la calidad suficiente para cumplir con los requisitos de la aplicación, eliminando los problemas causados por fuera de los relojes de sincronización, así como el trabajo de la, la inexactitud, y el riesgo de error asociado con manualmente la sincronización de relojes en múltiples instrumentos y controladores.
  
  Cuando todos los instrumentos en un T & M comparten un sistema de sentido común del tiempo, los datos de múltiples instrumentos pueden ser correlacionadas con fiabilidad después de los hechos, simplemente mediante la comparación de la secuencia y marcas de tiempo. No hay necesidad de comprobar que los datos se transfieren de los instrumentos de forma rápida y en la secuencia correcta, porque las marcas de tiempo se pueden utilizar para colocar los datos en la secuencia adecuada cuando sea necesario.
  
  
  
  Solución de problemas del sistema es una aplicación muy útil de esta capacidad de correlación. Muchos instrumentos modernos pueden registrar eventos importantes, como la medición de los disparadores y las condiciones de error, y estos eventos pueden ser una marca de tiempo como cualquier otro dato. Mediante la obtención y la correlación de estos registros de eventos mediante los sellos de tiempo, la secuencia exacta de eventos se puede reconstruir, incluso cuando los instrumentos están implicados múltiples, para verificar la operación correcta del sistema y el seguimiento de la fuente de cualquier problema que ocurra.
  
  Sincronización de la medida activa: fecha y hora de datos no es el único uso de los relojes sincronizados. LXI Clase B instrumentos permiten a los usuarios iniciar las mediciones u otras acciones, como una tensión de abastecimiento, en un momento determinado. Utilizado de esta manera, estos IEEE 1588 permiten la coordinación de las capacidades de prueba del sistema de funcionamiento de la sin necesidad de cables con cable disparador-duro o la sincronización exacta de los comandos enviados desde un controlador central. Instrumentos LXI Clase B también puede sincronizar acciones mediante peer-to-peer Mensajes de LAN. Un mensaje enviado desde un dispositivo a otro LXI puede desencadenar una acción de forma inmediata a la recepción (similar a un cable disparador de cable-duro) o en el futuro. Estas capacidades de sincronización son particularmente valiosas cuando los componentes del sistema están tan separados que no es práctico para conectarlos con los cables de disparo física.
  
  
  
  Reducir o evitar los efectos de latencia del sistema: Una desventaja potencial del uso de LAN para interconectar los sistemas de T & M es la variabilidad en la latencia y el tiempo de LAN en comparación con los buses de comunicación. Aunque este no es un problema en muchas aplicaciones, los sistemas con los requisitos estrictos de tiempo deben tener en cuenta las características de la sincronización inalámbrica. Uso de tiempo para coordinar y sincronizar los factores desencadenantes y acciones elimina esta consideración en la mayoría de las aplicaciones.
  
  Instrumentos LXI Clase B puede lograr un mejor rendimiento de disparo en tiempo real de sistemas de cableados de disparo mediante la compensación de latencia interna. Por ejemplo, si un instrumento requiere de 10 milisegundos para prepararse para tomar una medida, entonces la medida tomada con el instrumento que siempre quedará por detrás del gatillo real en unos 10 milisegundos. Uso basado en el tiempo provoca, sin embargo, permite que el instrumento para compensar iniciando la preparación de 10 milisegundos antes de que el tiempo especificado para el gatillo, por lo que la medida se produce precisamente en el momento de disparo, no 10 milisegundos más tarde.
  
  
  
  
  
  
  
  Sistema de consideraciones de diseño 
  Un sistema LXI Clase B se compone de un conjunto de dispositivos LXI, que pueden ser instrumentos, controladores, u otros componentes. Cada uno contiene un puerto IEEE 1588 del reloj y todos están interconectados a través de una red Ethernet. Cuando el sistema se enciende por primera vez, un algoritmo maestro mejor tiempo se ejecuta en todos los dispositivos y el reloj más alta calidad en el sistema se convierte en el reloj de Gran Maestro. Todos los otros relojes a continuación, se sincronizan con el reloj del Gran Maestro. Si un dispositivo se agrega o se quita del sistema, el algoritmo maestro mejor tiempo se ejecutará de nuevo si es necesario para identificar un nuevo Gran Maestro del reloj.
  
  
  
  Esclavo sincronizar relojes con el maestro mediante el intercambio de mensajes Ethernet especial con ella que contienen marcas de tiempo. Los algoritmos PTP utilizar estas marcas de tiempo para ajustar los relojes esclavos poco a poco hasta que se sincronizan con el maestro. Puede tomar varios minutos para que todos los relojes que se sincronizan. El maestro y los esclavos luego continuar el intercambio de mensajes periódicos para mantenerse sincronizados.
  
  Las consideraciones de rendimiento: Hay muchas medidas de rendimiento posible de un sistema de prueba basado en IEEE 1588. La aplicación general, determinará cuáles son las medidas más importantes para un sistema específico, pero dos son en general útiles. El primero es la exactitud del reloj maestro-lo cerca que representa "correcto" el tiempo. Esto es sobre todo fuera del ámbito de IEEE 1588, se determina principalmente por la calidad del reloj de Gran Maestro y el método utilizado para establecer y mantener la hora correcta. De alta calidad relojes principales que utilizan el posicionamiento global por satélite (GPS) de red para obtener y mantener la hora correcta se encuentran ampliamente disponibles.
  
  
  
  Una segunda medida útil de tipo general del rendimiento del sistema IEEE 1588 es la sincronización de la precisión, la cercanía de sincronizar los relojes de esclavos y permanecen sincronizados con el reloj maestro. Varios factores contribuyen a esta medida, incluyendo el PTP mismos algoritmos, la configuración de red Ethernet y diseño, y el diseño de los relojes de esclavos y los instrumentos que los contienen.
  
  Otras medidas de rendimiento útil reflejar la interfaz entre el IEEE 1588 la lógica y el resto del instrumento. Por ejemplo, considere un instrumento que se ha configurado para una tensión de salida en un momento determinado. Cuando el IEEE 1588 reloj llegue a ese momento, la lógica va a detectar y activar el instrumento a la salida del valor de la tensión. Debido al proceso interno, etc., no siempre se produce una demora entre el momento en que el reloj alcanza el valor objetivo y la aparición de la tensión de salida. Este retraso es una medida útil de la latencia de la interfaz. ]
  
  Una comprensión básica de lo que sucede en un instrumento de IEEE 1588 puede ser útil en la elección de los instrumentos de T específicas y diseño de sistema M. La Figura 1 ilustra los componentes que suelen participar en la aplicación de IEEE 1588 en un instrumento:
  
• IEEE 1588 Reloj-Aquí es donde el valor de la hora local se mantiene.
  
• IEEE 1588 Reloj de control-Este bloque, junto con el código de PTP y los bloques de procesamiento de paquetes, se ajusta el reloj para obtener / mantener la sincronización.
  
• IEEE 1588 Procesamiento de Paquetes-Este bloque detecta el estándar IEEE 1588 paquetes especiales en la red y realiza el procesamiento necesario.
  
• PTP de pila-Este implementa el conjunto de control de PTP con los otros bloques, según sea necesario.
  
• Instrumento de Interfaz Este bloque ofrece servicios relacionados con el tiempo al resto del instrumento, tales como el tiempo basado en factores desencadenantes, los valores de fecha y hora, etc.
  
  
  Fig. 1: Los componentes que suelen participar en la implementación de IEEE 1588 en un instrumento.
  
  Decidir cuál de estos bloques de implementar en hardware y para que den cumplimiento en el firmware es crucial para proporcionar constructores del sistema de prueba con un instrumento con el rendimiento de sincronización del sistema deseado. El reloj de IEEE, control del reloj, y los bloques de procesamiento de paquetes tienen un impacto significativo en la precisión de sincronización, así que para todos, pero por lo menos mirar T exigentes y las aplicaciones de M, para los instrumentos que implementan estos bloques en el hardware dedicado o en la lógica FPGA.
  
  
  
  Microprocesadores y chips de Comercio PHY están disponibles con dedicado, soporte integrado de hardware IEEE 1588. Hay ventajas de rendimiento de tener la lógica como eléctricamente cerca de la Ethernet como sea posible, así que elegir un instrumento con un chip PHY IEEE 1588 con la lógica se recomienda para las aplicaciones más exigentes.
  
  El IEEE 1588 el bloque del reloj se suele implementar como contador de cadena impulsada por un oscilador de precisión. La estabilidad del oscilador se convierte en un factor importante que afecta la precisión de sincronización de las aplicaciones más exigentes. Un oscilador estable mantiene el reloj de precisión durante los intervalos entre las actualizaciones del reloj maestro.
  
  
  
  El bloque de instrumentos de interfaz no afecta a la precisión de la sincronización, pero sí tiempo de impacto de estampado exactitud y precisión de disparo en función del tiempo. Si este bloque se implementa en el firmware, retrasos en el procesamiento normal del firmware y los gastos generales pueden degradar la precisión de las marcas de tiempo de medición y las demoras entre el tiempo basado en factores desencadenantes y la acción. Para aplicaciones críticas, elegir un instrumento en el que se aplica este bloque en el hardware.
  
  Interfaz de usuario Consideraciones: El tiempo siempre ha sido una consideración importante para los diseñadores de sistemas de prueba y los programadores, pero la mayoría no están acostumbrados a tratar con el tiempo en forma directa IEEE 1588 que permite. Un método simple pero efectivo es tratar basada en el tiempo provoca lo mismo que cualquier otra fuente de disparo, de manera que cualquier acción que puede ser activado por un comando enviado a través de Ethernet o por un cable disparador de cable duro también puede ser activado en un momento dado tiempo o en respuesta a un mensaje del disparador LAN. Del mismo modo, una función interna que puede generar una potencia de disparo, como la medición completa o de salida establecida, también debe ser capaz de generar un mensaje de LAN correspondiente.
  
  Un enfoque más avanzado permite que el integrador de sistemas de prueba para un programa de sistema de prueba, simplemente dibujando un diagrama de tiempos, que luego es convertido por software en una serie de acciones basadas en el tiempo envió a los instrumentos adecuados. Este enfoque utiliza los valores de tiempo en el diagrama de forma directa, sin necesidad de convertirlos en valores de retardo o para compensar las comunicaciones o el tiempo de procesamiento del controlador y latencias.
  
  
  
  Modelo 3706 de Keithley interruptor del sistema / Multimetro es un buen ejemplo de cómo un instrumento de prueba comerciales con los estándares IEEE capacidades 1588/LXI Clase B puede servir como un elemento útil y rentable en la construcción de un sistema de T & M.
  
  
  
  Un poco de historia puede ser útil en la comprensión de los instrumentos de las ventajas de este tipo ofrecen los fabricantes de sistemas de prueba.
  
  
  
  Para medición y de aplicaciones de medición, utilizando un PC como un regulador para comunicar a los instrumentos por separado o el uso de sistemas basados en la ranura con los controladores integral es perfectamente adecuado. Para otras situaciones, sin embargo, los enfoques están o exagerado-y por lo tanto demasiado caros, o no muy a la altura. Estas aplicaciones se benefician de las capacidades y flexibilidad que los instrumentos de escritura, como el modelo 3706 puede ofrecer.
  
  
  
  Con los instrumentos de escritura, los pequeños sistemas de prueba con unos pocos instrumentos se pueden construir sin un controlador separado, uno de los actos de instrumentos como el controlador y coordina el funcionamiento de los otros instrumentos. Los grandes sistemas se pueden dividir en subsistemas de algunos instrumentos cada una, con cada subsistema coordinado por un instrumento de secuencia de comandos basada en. Esto simplifica el diseño del sistema y puede ayudar a mejorar el rendimiento. Con los instrumentos LXI basadas en scripts, los subsistemas tales pueden ser ampliamente separados físicamente, como en líneas de montaje, aplicaciones científicas, o aplicaciones de pruebas de RF.
  
  Keith ley incrustado script de prueba del procesador (TSP), un microprocesador a bordo que puede almacenar y ejecutar programas de corto plazo (scripts) en el instrumento en sí mismo, hace que el modelo 3706 capaz de llevar a cabo pruebas independientes de un regulador independiente. Por lo que hace innecesario que las instrucciones de transferencia y los resultados de ida y vuelta desde el instrumento al controlador constantemente, este procesador permite significativamente mayor T en general y el rendimiento del sistema eliminando M controlador y las latencias de las comunicaciones.
  
  TSP también prevé un lenguaje de scripting de propósito general con capacidad de cálculo y programa de control de flujo de ampliar con una colección de instrumentos de control (ICL) comandos para ejecutar las funciones del instrumento. ICL comandos se pueden enviar por separado en el instrumento de un controlador o varios comandos se pueden agrupar en una secuencia de comandos que pueden ser ejecutadas por un único mando a distancia o enviados desde el panel frontal. Scripts de prueba pueden ser creados usando el editor incorporado basado en Web o mediante el uso de la Prueba de Script Builder (TSB) Entorno de desarrollo integrado (IDE).
  
  
  
  El modelo 3706 es la combinación de la unidad central del interruptor y Multimetro ofrece muchas de las funciones de integradores de sistemas necesitan más a menudo en el diseño del sistema. Contiene seis ranuras para tarjetas plug-in interruptor en una caja compacta que se adapta fácilmente a las necesidades de mediano y • aplicaciones de alta cuenta de canales.
  
  
  
  Una computadora central a plena carga puede soportar hasta 576 canales multiplexor de dos hilos para la densidad y económica sin rival los costos por canal. La inclusión del Multimetro hace un interruptor estrechamente integrado y sistema de medición que cumpla con los requisitos de las aplicaciones exigentes de un sistema de pruebas funcionales y también proporciona la flexibilidad necesaria en la adquisición de datos autónomos y usos de la medida.
  
  
  
  La capacidad proporcionada en el estándar IEEE 1588-2002 y la especificación LXI Clase B están plenamente integrados en el modelo 3706. Las mediciones realizadas con el Multimetro 7-1/2-digit integrado pueden ser con marca de tiempo con el reloj de IEEE 1588. LXI Clase B mensajes de activación de LAN y 1588 basada en el tiempo IEEE desencadenantes son tratados como cualquier otro evento de disparo. El modelo 3706 tiene un sistema de eventos flexible que permite una secuencia de comandos para ejecutar TSP en respuesta a un factor desencadenante. La secuencia de comandos puede realizar cualquier combinación de las funciones del instrumento, en respuesta al disparo. Debido a que las secuencias de comandos también pueden enviar mensajes LXI Clase B LAN, esto significa que cualquier caso de instrumentos puede provocar un mensaje de LAN para activar o controlar otros instrumentos LXI Clase B.
  
  
  
  El modelo 3706 incluye el estándar LXI Clase B páginas Web para la configuración de red y funciones de IEEE 1588, así como las páginas web para el control de instrumentos y edición de guión. LXI Clase B de registro de eventos también se proporciona.
  
  
  
• Algunas de las especificaciones del modelo 3706 están directamente relacionadas con sus capacidades de IEEE 1588/LXI Clase B:
  
• Reciba LAN [0-7] demora evento: 600μs Min, 800μs Tipo, n / s máximo...   
  
• De alarma para activar el retardo: 25μs Min, 50μs Tipo, n / s máximo...
  
• Generar LAN [0-7] evento:.. 750μs Min, 1000μs Tipo, n / s máximo.[Mínimos son probabilísticas y representan un factor de confianza del 95%]
  
• la exactitud del reloj: 25 ppm.
  
• la precisión de sincronización: <150ns. [Probabilístico y representan un factor de confianza del 95%]
  
• exactitud Hora: 100μs.
  
• Resolución Hora: 20ns.
  
  Conclusión
  IEEE 1588 agrega capacidades valiosas para el equipo de T & M. La combinación de IEEE 1588 y LXI Clase B con la programación de un instrumento inteligente como el modelo de 3706 crea un sistema de prueba de valor incalculable bloque de construcción con una potencia líder en la industria y la facilidad de uso.
  
  
  
  Fuente: http://www.eetimes.com/design/test-and-measurement/4209746/What-IEEE-1588-means-for-your-next-T-M-system-design-?pageNumber=2&Ecosystem=test-and-measurement
  
  Las especificaciones están sujetas a cambios sin previo aviso.
  

Diseño de la Junta óptima para la prueba del IC

Diseño de la Junta óptima para la prueba del IC

El diseño de un tablero de carga o tablero de circuito para las pruebas de CI, suena como una tarea de rutina que incluye algunos requisitos básicos, y algunos planteamientos de sentido común. Pero no siempre, es así de simple. Con las nuevas tecnologías y los requisitos de diseño, cada vez más complejo, hay ahora más que nunca, las cuestiones a considerar en la optimización de un tablero de carga.

Algunos factores, como la selección del sustrato material, son fundamentales. Otros difieren con diseños específicos, incluyendo la disposición del tablero, la colocación de componentes, el número, ubicación y tamaño de las vias; a tierra la carga a bordo; y tamaños de la almohadilla. Todos estos factores ayudan a minimizar la interferencia. Muchas veces, los lazos de modelado todos estos componentes juntos para determinar si el funcionamiento eléctrico se reunió antes de la junta se fabrica.

Selección del material de sustrato

La elección del material de sustrato correcto es crítico, para el buen diseño tablero de carga. Los más importantes parámetros eléctricos individuales son una constante dieléctrica baja tangente y un bajo factor de disipación o pérdida. Además, si el sistema va a ser medido a través de un amplio ancho de banda, rendimiento constante a través de una amplia gama de frecuencias es crucial para la reproducción exacta de la señal.

Tenga en cuenta el grosor del sustrato adecuado. Esto es importante para determinar la geometría del resto de la placa de carga debido a las distancias entre el plano de tierra o aviones afectará a la impedancia de la línea de señales. Norma materiales de alta frecuencia son sólo almacenan en 5 -, 8 -, 10 -, 15 -, 20 -, 32 -, y espesores de 64 millones. Por lo general, cuatro milésimas de pulgada es el más delgado material de sustrato disponible.

La Figura 1 muestra los campos de la E de una Johnstech 0,5 mm de paso Pad ™ 200 ROL contactor con el tablero de carga establecidos para dar cabida tanto la LOD 200 tecnología y la soldadura del dispositivo a la placa. Como se muestra en la figura, la E-campos son muy grandes en el foro de seguimiento de carga más allá del contacto y tabla de punto de la interfaz de carga, y los bordes del contacto también tienen bastante de E-campo de radiación de alta.

Esquinas agudas en el talón de seguimiento tienen mayores concentraciones de E-campo por lo que es mejor en los bordes y reducir el radio de las longitudes trozo. El E-campos en la parte izquierda del modelo se reducen en magnitud, debido principalmente a un recorte en la vivienda por encima de las huellas. La parte superior derecha de la modelo (la caja verde) es el DUT.

Muchas juntas de carga están diseñados para probar las piezas en la planta de producción en un contactor extraíble. A menudo, la junta de carga y sistema de contactor se compara con el proceso de soldadura de las piezas directamente a los consejos para calibrar las pérdidas adicionales.

Cada vez que un contactor de prueba se utiliza, además de aumentar la cantidad de inductancia baja ya que el dispositivo se detendrá a cierta distancia por encima del tablero de carga. Por esa razón, es vital para diseñar la placa de carga con baja inductancia menor que la necesaria para asegurarse de que todavía puede probar las piezas con las especificaciones de la producción y que los parámetros adicionales o pérdidas debido a que el contactor no afecten los rendimientos.

En los casos en que el sistema es repetible, estas pérdidas adicionales pueden calibrarse. Si la ganancia de un amplificador se mide la cantidad de ganancia perdida se ve afectado por lo bajo que la inductancia de tierra se encuentra en el contactor de la prueba.

Presentación de la placa

Normalmente, cuando por el que se fuera un tablero de carga, es mejor no introducir trozos que actúan como antenas y problemas de funcionamiento. A menudo, esto ocurre cuando la placa se presenta por dos tecnologías diferentes o cuando los dispositivos están soldados a la placa, además de las pruebas con un contactor.

Máscara de la soldadura debe ser removido de la superficie del contactor para asegurarse de que el asentamiento y los dispositivos se presentan en forma coplanar. Esto proporciona la ventaja añadida de un mayor contacto y la vida del contactor. Si es necesario ejecutar trazas paralelas, es mejor a las señales de ruta en formato diferencial de tierra de la señal de la señal del suelo (GSSG) para reducir la susceptibilidad al ruido.

Uso de conectores roscados para las señales de RF de alta frecuencia también puede mejorar el rendimiento. El mejor rendimiento se produce cuando los conectores se encuentran en línea en lugar de vertical a través de la junta. Cualquier mensaje en los conectores, tanto en el terreno y las señales, debe quedar al ras para evitar que las colillas no deseados y el rendimiento sea menor.

Colocación de componentes

Idealmente, los componentes de la disociación se encuentra justo detrás de los contactos del contactor que tienen el propósito de separar. Esto es particularmente importante en las frecuencias altas. Si no se hace esto, el desacoplamiento de hecho puede agravar la situación porque la longitud del circuito de rastreo o cable entre en contacto con el destino y sus actos desacoplador como una antena. Esto permite que el ruido al entrar o salir del circuito. Esta misma longitud del circuito de rastreo o cable pueden formar un circuito de resonancia con los componentes de la disociación y causar oscilaciones esporádicas.

Puesto que es deseable disponer de los componentes de la disociación situado justo detrás del contacto que van a separar, el marco del contactor posible que tenga que ser modificado para la colocación componente de la disociación. El uso de un arreglo universal permite un contactor específico para dar cabida a diferentes tipos de dispositivos de empaquetado.

La ubicación de los elementos de ajuste sigue de cerca los criterios establecidos para la colocación de los componentes de la disociación. Elementos que forman lazos fase-bloqueado (PLL) son especialmente sensibles al ruido.

Una práctica común con los dispositivos digitales de alta velocidad es integrar todos los elementos de la recuperación de reloj PLL interno para el propio chip. Sin embargo, los condensadores que establecen la esquina del filtro de paso bajo del bucle son externos al dispositivo. Se colocan en el tablero de carga.

Para un rendimiento óptimo, estos condensadores deben estar situados justo al lado de las terminales a las que pertenecen. Puesto que son susceptibles a la captación de ruido, deben estar protegidos con un guardia de anillo traza en torno a estos condensadores en la placa o placa de carga.

Vias

El número, ubicación y tamaño de vias son consideraciones importantes en un diseño de carga bordo éxito porque las señales vias ruta entre capas y actuar como escudos vertical entre las huellas. A través del agujero es una ubicación en un PCB utilizados tanto para el montaje de un componente a través de hoyos o encaminamiento huellas entre las capas. Desde vias suelen llevar señales o corrientes eléctricas, que se colocan para la continuidad. Vias puede servir como una ruta de acceso a la tierra a partir de vestigios de una capa de un PCB de la placa de masa.

En la mayoría de los casos, vías son el camino más directo a la tierra. En los diseños digitales y de RF de alta velocidad, caminos de tierra debe ser corto y directo para evitar la introducción de ruidos extraños en los circuitos.En muchos casos, las placas tienen un número suficiente de vías para probar adecuadamente una parte sin afectar a su rendimiento, especialmente en las frecuencias elevadas o en las ganancias por encima de 30 dB.

La figura 2 muestra un diseño de tablero típico con a través de las estructuras. Colocación de huellas debido a que periódicamente se adjunta a un tablero plano del suelo de carga es la mejor manera de aislar dos trazas de la señal y mejorar el aislamiento bordo o interferencia. Este modelo muestra una configuración de GSSG, que por lo general es mejor para el encaminamiento de señales de alta frecuencia.

Hay dos tipos básicos de vias: estándar y micro. La elección del diseño depende de factores tales como la frecuencia de operación, seguimiento densidad, parásitos, y la economía e incluye una base de compensación entre la densidad y coste.

Si un medio se utiliza para el montaje de un componente, entonces debe ser lo suficientemente grande para dar cabida a la iniciativa del componente con la prestación adecuada de la acumulación de placas y la soldadura. A través de pequeños agujeros requieren pequeños trozos de perforación y sistemas de láser se utilizan para vías que son menos de 4 milésimas de pulgada de diámetro.

Las brocas utilizadas para estos pequeños agujeros son más propensos a romperse que las brocas grandes, añadiendo a los costes de fabricación del tablero de carga. Además, pequeños trozos pasear fuera del centro, una característica que incrementa los costos de producción, ya que las juntas deben ser perforados en pequeños lotes.

Microvías, que son hechos por PhotoImaging, la ablación por láser, plasma o grabado, por lo general se utilizan en los diseños de muy alta densidad de seguimiento. Microvías puede ser de 2 milésimas de pulgada o más pequeños. En consecuencia, la densidad de las pastillas puede aumentar cuatro veces. Microvías también se pueden colocar directamente en las almohadillas, creando aún más ahorro de espacio en vías estándar.

A través del orificio de diámetro depende del grosor de la placa o placa de carga. Normas se han establecido y documentado para este fin, incluida la norma MIL-STD-275E, que enumera el diámetro del agujero aceptable para un estándar a través de T / 4, donde T es el espesor del tablero.

Las vías más entre los restos de masa superior de la capa y el plano del suelo, menor es la inductancia a tierra efectiva y el mejor rendimiento. Por lo general, menor es la tangente de pérdida, la pérdida se produce menos en el sustrato.

A la baja constante dieléctrica y un sustrato duro son importantes para las pruebas de alta frecuencia en la producción. La RF o huellas sensibles por lo general se encuentran en el perímetro del paquete así que es mejor para que los conduzca en la capa superior del sustrato para reducir las pérdidas. Estos serán tanto las estructuras de la línea microstrip o estructuras coplanares guía de onda.

Normalmente, la impedancia del dispositivo bajo prueba será de 50 Ω, se pongan en venta el equipo de prueba.Para conseguir el mayor ancho de banda, la junta directiva del contactor y la carga también debe estar diseñado para 50 Ω para evitar errores de incompatibilidad. Si la comparación se hace en el tablero de carga para una determinada frecuencia de la prueba con elementos concentrados, el rendimiento en general, va a ser peor si usted utiliza una tecnología de contactores diferentes.

Junta de carga a tierra

Aumentar el número de rutas de acceso a la tierra también se reduce la inductancia baja y tiende a aumentar el ancho de banda del sistema. vias de posicionamiento periódicamente aproximadamente 1 / 20 de longitud de onda de separación entre el cojín de tierra o de seguimiento y el plano del suelo impone de hecho un cuadro de escudo alrededor de la señal de rastreo. Cuanto mayor sea la frecuencia de la señal de seguimiento, más cerca de la vias deben de controlar la interferencia.

El aislamiento y la interferencia puede ser mitigado por el simple expediente de establecer un campo de seguimiento entre dos señales. La mejora puede ser más de 20 dB a frecuencias más bajas y por lo menos 10 dB a frecuencias más altas.

Directrices para la optimización de la carga a tierra bordo incluyen los siguientes:

• La longitud y el área de la trayectoria de tierra son muy importantes para que coincida con el DUT.

• inductancia tierra debe ser reducido al mínimo para optimizar el rendimiento de alta frecuencia.

• puesta a tierra debe ser baja para minimizar la caída de tensión de alimentación.

• Conexión a tierra a través de controles de vallas interferencia entre las señales mediante la creación de un muro entre las líneas de señales.

Pad Tamaño y forma

Tanto el tamaño de la almohadilla y la forma de afectar a los reflejos y las radiaciones y por lo tanto el ancho de banda. Como un simple ejemplo, tres diseños pista fueron elegidos para calcular los efectos. En la figura 3, Diseño B es la mayor plataforma con bordes cuadrados, un diseño es ligeramente más pequeño, y el diseño C es más pequeño aún y con las esquinas redondeadas. Uso del punto 15 dB para definir el ancho de banda de la pérdida de rendimientos retorno 4, 7, y 24 GHz, respectivamente, de "Diseños" B, A y C.

Esto sugiere algunas reglas para el diseño de la placa en todo el contactor: selección traza anchos que son de 50 Ω y que el apoyo y el contacto de la tierra en las pastillas que no crean efectos trozo. La pérdida de retorno se degrada rápidamente cuanto mayor sea el trozo se convierte en más allá de la interfaz de contacto y tablero de carga.grandes desajustes bordo y talones de crear las pérdidas de desequilibrio que afecta a la pérdida de inserción del sistema, creando cambios en las ganancias medidas de amplificadores u otros componentes activos.

Si el ancho de banda de la pérdida de inserción se especifica como el punto de pérdida de 1 dB, el pad que es más de lo necesario puede crear un trozo grande, disminuyendo el ancho de banda de 1 dB en casi tres veces en comparación con una almohadilla óptimo con un trozo muy pequeño. Para que este sistema modelo, el ancho de banda de 37 GHz para el diseño de plataforma óptima y sólo 14 + GHz para la plataforma que permita soldar el dispositivo a la placa de carga. El ancho de traza no afecta a la respuesta mucho más, siempre y cuando el ancho está diseñado para ser cerca de 50 Ω.

Minimizar Diafonía

Al encaminar las huellas de alta frecuencia en el foro de carga, es de vital importancia tener en cuenta que los ángulos rectos tienden a emitir más energía porque las señales se propagan en línea recta. Cambios en el resultado de la línea de ancho en los cambios en las reflexiones de la impedancia y la causa. Colocación de un terreno de seguimiento entre las líneas de alta frecuencia crea una barrera para las señales siguen siendo reducidos.

Colocación de una valla a través de como se muestra en la Figura 2 más evita que las señales no deseadas que aparecen en los rastros adyacentes. líneas de reloj que las frecuencias más altas, y los bordes buena reloj requiere la 3 ª y armónicos quinto. La disociación componentes deben estar ubicadas cerca del aparato. Para el mejor funcionamiento del contactor, coincide con la traza de la impedancia para el dispositivo.

Como huellas mueve desde el borde de la junta a un dispositivo, que tienden a acercar, reduciendo su impedancia.Un método eficaz para mantener la impedancia de las huellas es reducir las huellas ligeramente a medida que se acerca a un contactor y el DUT.

En resumen, para reducir al mínimo la interferencia:

• Aislar los rastros de alta frecuencia utilizando las líneas de tierra.

• Aislar los rastros de alta frecuencia utilizando a través de las cercas.

• Mueva las huellas del reloj lejos de las líneas de señal.

• Ruta sensibles primeras líneas: de alta frecuencia, las líneas de reloj.

• Reducir la huella se ejecuta en paralelo. Las huellas más largo plazo, al lado del otro, la interferencia más.

• Si las huellas paralelas no se pueden eliminar, enviar la señal como un par diferencial.

Modelo de rendimiento eléctrico

Modelado normalmente se utiliza en la fase de diseño para determinar el rendimiento del sistema y por lo general incluye todas las partes del sistema: tablero de carga, contactores, y el dispositivo. Modelado de ayuda a predecir el rendimiento. Si se hace correctamente, da lugar a menudo en el diseño correcto de un tablero de carga de alto rendimiento en el primer intento.

Para optimizar el rendimiento, redes de modelado se pongan en venta por lo general se utiliza para mejorar los resultados de la prueba, especialmente si una sola frecuencia es de interés o un ancho de banda estrecha de frecuencias es importante. Si se cambia la frecuencia o los cambios de rendimiento del contactor, el partido no funcionará tan bien después del cambio y con frecuencia puede degradar el rendimiento. Obviamente, es importante que todos los componentes del sistema tienen el ancho de banda requerido sea necesario para poner a prueba el dispositivo bajo prueba. Se pongan en venta para optimizar el rendimiento general tiene éxito en uno o un número limitado de frecuencias.

En conclusión, muchos factores juegan en el diseño de un tablero de carga que se traducirá en una prueba efectiva del DUT. Descuidar uno de los factores, como el grosor del sustrato y selección de materiales, a través de la colocación, ruteo de señal, o de puesta a tierra, puede resultar en el rediseño de la placa de carga. Modelado, si se hace correctamente, atar todo junto. modelos precisos que predicen el rendimiento identificará los primeros números y, a menudo como resultado un diseño de primera con éxito.

Algunos trucos básicos del Comercio

• Proporcionar los recursos en la vivienda encima de huellas para reducir los cambios de impedancia

Desde el alojamiento del material tiene una alta constante dieléctrica del aire, si la vivienda se basa en la traza, que reducirá la impedancia. La cantidad de reducción depende de la constante dieléctrica del material y la configuración de la placa de carga. Para un mejor rendimiento, asegúrese de que haya un alivio en la vivienda, aunque la reducción de la huella de ancho donde la vivienda se basa podría ayudar a volver de nuevo a la impedancia de 50 Ω.

• Huellas ruta paralela en una configuración diferencial para reducir la degradación de la señal

Cuanto más tiempo que traza paralelos y cuanto más cerca están juntos, más la diafonía y la degradación de la señal puede ocurrir. Este es un factor particularmente importante en RF y sistemas digitales de prueba. Además, cuanto más tiempo los contactos son paralelas y cuanto más cerca están juntos, mayor será el riesgo de más interferencias. Enrutamiento huellas paralelas en una configuración diferencial reduce esta degradación de la señal mediante la cancelación de los ruidos.

• Utilice Vias para mejorar la interferencia entre las señales

Periódicamente, la vinculación del plano de masa superior al plano de tierra interno con vias reduce el tamaño del bucle de tierra y mejora la interferencia entre las líneas de señales.

• Proximidad al plano del suelo afecta a Trace Impedancia

Una línea de 50 Ω en el borde de la junta directiva podría convertirse en una impedancia mucho menor que las huellas se acercan el uno al otro, el dispositivo, o el plano del suelo. Cuanto más cerca están los rastros de las huellas plano del suelo o la tierra, más se tiende a reducir la impedancia.

• Acortar el camino de tierra a tierra de la inductancia Baja

Cuanto más baja la plataforma de dispositivo o de plano es el plano de tierra en el tablero de carga, aumenta la ruta más inductancia. Esto también podría hacer que los dispositivos para entrar en oscilaciones. Acortar el camino de tierra o la adición de rutas adicionales, como más vías, ayuda a reducir la inductancia baja.

El general de la inductancia efectiva del camino de tierra a la placa de masa tablero puede reducirse aún más mediante la inclusión de bonos adicionales de alambre o rastros de tierra en el dispositivo, agregar contactos extra en el contactor de la prueba, agregando vías adicionales de la plataforma de carga baja bordo al plano del suelo, o utilizando un sustrato material más fino.

Acerca del Autor

Jeff Jerez es un alto nivel de RF / ingeniero digital de alta velocidad de I + D en Johnstech Internacional. Él tiene 25 años de experiencia en la industria de semiconductores en el diseño y modelado de circuitos de microondas de hasta 100 GHz. Un ingeniero profesional con licencia, el señor Jerez recibió un BSEE y un MSEE de la Universidad de Minnesota y un grado de tecnología avanzada a través de Honeywell. Johnstech, 1210 New Brighton Blvd., Minneapolis, MN 55413, 612-378-2020, e-mail.: jcsherry@johnstech.com

Fuente: http://www.evaluationengineering.com/index.php/solutions/ate/designing-the-optimal-board-for-ic-testing.html