[发明专利]用于实现在印刷电路板内的、直接存在于被测设备下方的嵌入式串行数据测试回环的结构和实现方法

说明书

背景技术

相关申请

本申请是Thomas P.Warwick和James V.Russell于2014年8月29日提交的临时申请序号62/043,570的非临时申请。

1、技术领域

本发明涉及用于使用常用的回环电路(loopback circuitry)的工业实践自动测试非常高速的串行数据传输设备(集成电路)的结构和方法。特别地，本发明涉及一系列结构和方法，其用于将市售可获得的部件直接放置在印刷电路板的与被测设备接口的表面的下方，其通过利用耦合电容器以最短可能的电学长度使用微通孔和迹线将这些部件连接到回环电路中。

2.相关的现有技术

各种形式的回环电路是可用的。最常见的三种回环电路使用继电器-电容器电路、电阻器抽头-电容器电路、电感器抽头-电容器电路(Thomas P.Warwick，R&D Circuits Vendor Presentation，International Test Conference，Anaheim，CA.September,2012；Thomas P.Warwick,"Mitigating the Effects of The DUT Interface board and Test System Parasitics in Gigabit-Plus Measurements",International Test Conference,Charlotte,NC,2003)。图1-5示出了用于串行回环测试的现有技术的常用的无源电路的示意性实现方式。每种电路类型在涉及可在自动化测试环境中执行的测试类型时具有一系列优点和缺点。每种电路需要一系列通孔和印刷电路板基板面(real estate)来实现。其中，继电器电路在物理上是最大的，而电阻器抽头-电容器电路是最小的。

图13是现有技术中的图1-5中的原理的物理实现方式的二分之一横截面的现有技术示意图。发送电信号(Tx)从被测设备(DUT)[37]开始，并通过通孔/背钻结构[43]、印刷电路板连接迹线、和通孔/背钻孔结构[41]从DUT Tx布线至回环电路。[42]是具体的回环结构，如图1或图5任一个示意性示出。在设备接口板(DIB)[39]底部的中间部件是关键(critical)耦合电容[5]或[6]，左侧和右侧的部件是抽头部件：在图1中是电阻器[7]/[8]或[9]/[10]；在图5中是电感器[17]/[18]或[19]/[20]。

三种最常见的回环电路使用继电器-电容器电路、电阻器抽头-电容器电路、电感器抽头-电容器电路(Inventor Presentation,International Test Conference,Anaheim,CA,September,2012)。每种电路类型在涉及可以在自动化测试环境中执行的测试类型时具有一系列优点和缺点。每个电路需要一系列通孔和印刷电路板基板面来实现。其中，继电器电路在物理上是最大的，且电阻器抽头-电容器电路是最小的。

现有技术的方案在用于数据速率在19GBPS以上的回环电路测试时出现以下问题：

(1)尺寸和所需回环电路的数量：大多数运行在19GBS以上的设备需要4到400个非常高速的全回环电路，以及多个低速回环电路，这些电路需要相同数量的印刷电路板基板面。

(2)到回环电路的长传输路径的困难：用于回环的最常见的测试策略要求回环电路尽可能靠近发送器和接收器。即使使用可能最小的回环电路，当需要大量回环电路时，这一长度变大。长的长度可能导致需要使用FIR抽头来补偿线路长度。这限制了测试类型以及可以高速进行的余量确定。

任何回环结构(诸如图1-5的无源结构、或使用继电器的有源结构)的关键问题是其抖动(jitter)效应。特别地，随着数据速率的增加，物理结构和组件会导致阻抗的间断(discontinuity)，这继而在与同测试设置相关联的其他非理想结构(例如插座)组合时，导致不期望的测量抖动。两个控制因素确定不期望抖动：(1)间断点的数量，以及(2)间断点之间的距离/电学长度。简单的间隔允许来自间断点的反射能量来回反弹——从而引起抖动——不会完全被消散。任何时候，当与间断点之间的电学长度相关联的时间延迟超过主周期的3/8-1/2时，可能会发生不想要的抖动。在28GBs下，这个距离是4.4到5.9mm(Dk＝3.27)。所述的所有现有技术方法均超过周期的3/8-1/2，从而导致抖动和电学间断。