고속 커넥터 디자인 (25Gb/s에서는 모든 것이 다르다) 3/3

고속 커넥터시스템 디자인

테스터 픽스쳐 디자인

디자인 검증:

• 디자인이 일단 만들어지면, 테스트 픽스쳐가 디자인 되고 만들어져 커넥터 성능을 검증한다. 많은 종류의 픽스쳐가 있지만, 우리 논할 것은 인터커넥트를 테스트하기 위해 디자인 되자인된 것이다. 시스템 레벨 테스팅은 다른 종류의 픽스쳐에서 실행될 필요가 있다.
• 테스트 보드가 데이터 정확도의 키 이기 때문에, 사용될 보드 물질의 전기적 성능을 이해하는 것은 중요하다. 모든 물질이 고속 측정에 적합한 것은 아니다.

PCB 물질:

• 주파수 vs. 손실
  - 1GHz 이하 대역폭
  copper 손실이 주요하다.
  Skin effect 손실은 주파수의 제곱근에 비례한다.
  - 1GHz 이상 대역폭
  유전 손실이 copper 손실을 압도한다.
  매우 높은 주파수에서 전류 crowding은 이떤 지오메트리에 영향을 줄 수 있다.
• 고주파에서 유전 물질의 성능은 큰 영향을 준다.

FR406 vs. Nelco 13SI

• 벤더와 규정 방법에 따라 표준 FR4 손실 탄젠트는 0.035에서 0.012의 범위를 갖는다.
  이것은 매우 큰 범위이다.
  규정은 종종 보증되지 않는다.
• Nelco 13SI는
  보증된 속성을 제공한다.
  손실 탄젠트가 0.009이다.
  40% 정도 더 비싸다

12인치 스트립라인에서 Insertion Loss 대 물질

R406 vs. Nelco 13SI 결론

• 2GHz 이하에서 손실 차이가 최소이다(< -0.083 dB/in)
• 2.5와 3.125 Gbps 데이터 레이트에서 최소 성능 향상
• 5와 10Gbps 데이터 레이트에서 성능 향상(>0.166 dB/in)을 볼 수 있다. 

최종 테스트 픽스쳐:

최종 픽스쳐는 6층 buried microstrip 디자인을 사용해서 만들어졌다. 테스트 대역폭을 확장하기 위해서 소유중인 SMA 런치가 사용되었다. 게다가 픽스쳐에 캘리브레이션 트레이스를 포함해서 픽스쳐 손실을 정의하고 전체 측정에 기여를한다.

디자인의 일부로서 모델링

모델링은 결정적이다:

• 디자인의 복잡성 때문에 모델링은 디자인 사이클에서 결정적이다.

• 많은 종류의 모델링 소프트웨어가 오늘날 존재하고 작게는 $5,000부터 $80,000에 구입할 수 있다.

• 고속 디자인을 위해, 지금 말한 것 같은 대한 full structure modeler는 3D로 맥스웰 방정식을 푼다.

• Ansoft HFSS와 CST Microwave 같은 전형적인 3D 모델 패키지는 오늘날의 어려운 고속 디자인을 다룰 수 있는 2개의 소프트웨이이다.

• 모델링에 관한 하나의 key fact: 모델은 그것이 어떻게 설정되었느냐에 따라서 바를 수도 혹은 바르지 않을 수도 있다.

• 기본 엔지니어링 원칙을 이해하고 적용하는 것을 대체할 수 있는 것은 없다.

최종 디자인 리뷰

디자인이 끝나고 데이터가 수집된 후에, 최종 제품이 디자인 골에 얼마나 가까운지 보기 위해 사후 검사가 수행된다.

출처: High-Speed System Design. Published by molex