TWI451626B - 離散組件電磁耦合器 - Google Patents

Description

離散組件電磁耦合器

本發明一般相關於一離散組件電磁耦合器。

目前的電磁(EM)耦合器包含邊緣耦合器(edge coupler)及長邊耦合器(broadside coupler)。邊緣耦合器可被共同定位在多層印刷電路板(PCB)或基板的相同層上。長邊耦合器可藉由緊密地介接(closely interfacing)在一撓性電路基板上的痕跡(trace)及在一PCB上的微帶痕跡(micro－strip trace)而加以創造。長邊耦合器亦可藉由共同定位在一多層PCB的相鄰層上的痕跡而加以創造。各個這些EM解法需要在該平台上被觀察的匯流排訊號，以具有一特定的耦合器結構、長度、及緊密機械幾何學。此可強加顯著的限制在平台佈置上，即使並非不可能滿意仍使其困難。當使用長邊耦合器，一實施可需要不尋常的PCB推疊及奇特的材料，導致複雜的客制化解法，其無法轉移至其他設計。

存在兩個目前之EM耦合器設計的探針實行，作為一中介匯流排(mid－bus)解法及一插入器解法。兩解法都需要在平台上之匯流排訊號的可觀測性，且兩者皆添加相當大的限制至該系統。再者，該系統添加相似的限制至插入器發展，亦即其隸屬於處理器。使用嵌入式長邊耦合器的插入器解法，具有該存在於該電路板本身之中的EM耦 合器的添加限制。目前的探針耦合器設計，需要存在於該欲觀察系統的限制之中所欲耦合(亦即，待測線或LUT)的訊號，及/或欲耦接的該訊號兩者(LUT)，以及存在於該欲觀察系統的限制之中的該耦合元件。

在美國專利第6,573,801號中所揭露的係一種"電磁耦合器"，且在美國專利第6,625,682號中所揭露的係一種"電磁地耦合的匯流排系統"。這些專利揭露電磁耦合器以及在一匯流排系統中之電磁耦合器的可能實行。該耦合器實行係揭露作為生產長邊耦合元件之撓性電路及主機板的結合，以及作為生產長邊及/或耦合元件之印刷電路板中的兩痕跡嵌入。

在一些實施例中，一種離散組件電磁耦合器，包含：一輸入及一輸出，其中被觀察的一訊號經由該輸入及該輸出通過該耦合器；一耦合器，其經由電磁效應傳遞能量至一第二輸出；以及一端點，其經由一電阻而接地。其他實施例係描述且申請專利。

本發明的一些實施例相關於一離散組件電磁耦合器(例如，一離散組件電磁耦合器探針)。

在一些實施例中，一種離散組件電磁耦合器，包含：一輸入及一輸出，其中被觀察的一訊號經由該輸入及該輸 出通過該耦合器；一耦合器，其經由電磁效應傳遞能量至一第二輸出；以及一端點，其經由一電阻而接地。

在一些實施例中，耦合元件係實行在離散組件中，其可使用待測系統之設計參數的獨立組而製造。在一些實施例中，耦合器元件係使用須高花費的製程及/或材料而不須強加這些相同設計限制或花費在實施該等組件的系統上。

在一些實施例中，電磁耦合器的特性可被用在匯流排架構及/或驗證活動(例如，探針活動)中，同時避免設計一系統整合耦合器所需之額外的限制。

在一些實施例中，離散耦合器組件，從測試下之設計的需求中，分離出耦合器元件解法的設計限制。

在一些實施例中，電磁(EM)耦合器係在離散組件中實行，該離散組件可被用在各種應用而不需要與該系統設計結合之的系統特定發展。

一電磁(EM)耦合器係具有四部份元件，包含一訊號源、一訊號目標、一端點、及一輸出至回復特殊應用積體電路(ASIC)的訊號。在一些實施例中，EM耦合器包含一輸入及輸出埠以便該欲耦合或觀察(待測線或LUT)的訊號通過。在一些實施例中，EM耦合器包含一耦合結構，其經由電容及電感(電磁)效應，傳遞能量至一輸出埠。在一些實施例中，EM耦合器包含一終端埠，其經由固定電阻而接地。在一些實施例中，EM耦合器係針對訊號處理電路圖，以創造一輸出訊號，其極近似於通過該耦 合器的原始匯流排訊號。

在一些實施例中，可發展離散耦合器組件，以允許該等耦合器被用在不同設計中而不須在該PCB分層或材料選擇上設置新限制。隨著耦合器科技以新材料及/或方法論而改善，希望實行嶄新或改善之設計的設計者或驗證實驗室，要求不要重新設計該等先前的平台以接受該等新耦合器(如果，例如，該等耦合器被設計成標準之向下相容的接腳(footprint))。更複雜材料及或處理的額外花費可被侷限在該耦合器組件上，而不須將較高的花費用於轉移該平台所須之可支援該等耦合器元件所須的特定材料。此允許耦合器及系統設計者都可各自地滿足於該特定設計需求，且允許更好的效能及最佳化。結果，平台上的驗證連同(hook)實施，可在佈置安排(layout schedule)上具有極大地減少的衝擊。

在一些實施例中，具有設計此的公司可獲益於將電磁耦合器的該等特性，用以生產及/或使用電磁耦合器元件，其可使用一標準或通常接腳而設計。與其設計各種耦合器及耦合器解法以匹配特定系統所給予的設計限制，不如可廣泛地跨各種平台而實行的一通常耦合器，只要該平台增加可使用預先設計及驗證的耦合器元件而促進該等所須接腳。如果對於給予公司之外的設計效果，該等耦合器特性被視為有價值，則一耦合器組件可不須任何極大的科技轉換而提供。該極大的科技移轉，諸如那些藉由目前電磁耦合器探針設計之所須者。

第1圖係圖示依據一些實施例的設備100。在一些實施例中，設備100包含一主匯流排102，其具有傳播於其上的二進位訊號。一EM耦合器104，被用以耦合至該匯流排102(待測線或LUT)，以通過匯流排訊號，例如，用以測試、驗證、觀察等目的。該EM耦合器104包含經由固定電阻接地的終端埠106。該EM耦合器104產生一耦合器輸出訊號，其被送至一接收器108。二進位訊號被回復於且輸出自該接收器108，以被傳送用以訊號處理目的。在此方式中，該EM耦合器104的輸出，創造一輸出訊號，其極近似於通過該EM耦合器的原始匯流排訊號。訊號可被提供，例如，至訊號處理電路。

在一些實施例中，一嵌入式之PCB基準的長邊耦合器的實行，其達成耦合器設計的分隔而受限於該系統限制，卻未描述一實際的EM耦合器組件，其被稱作中介匯流排耦合器。

第2圖係圖示依據一些實施例的系統200。系統200包含一第一積體電路(IC)202(例如，一微處理器)，一第二積體電路(IC)204(例如，一晶片組)，一印刷電路板206(例如，主機板)，以及一中介匯流排組合式EM耦合器208。在一些實施例中，該IC202及/或該IC204，係經由銲錫及/或其他電連接材料，耦合至主機板206。為了監視在該第一IC202與該第二IC204之間所提供的一訊號(例如，一匯流排訊號)，一通常接腳係建立且其將該等欲監視的訊號從中介匯流排連接器212的一側 ，路由(route)至另一側(例如，在一訊號源216及一訊號目標214之間)。在普通操作期間，從該連接器212的一側(例如，從訊號源216)的該等訊號係直接通過至該連接器212的另一側(例如，直接地至訊號目標214)。然而，想要該訊號的觀察性之時，源216及目標214之間的連接係斷開，且一訊號係從該連接器212的一側，通過(分流)至該耦合器元件218(例如，EM耦合器元件)的輸入，以作為待測線(LUT)。用於該LUT之耦合器元件218的輸出，然後路由至該連接器212的另一側，因此恢復用於該IC202及IC204之間訊號的連接。該耦合器元件218的輸出220及接地的終端222，可位於作為嵌入式耦合器元件218之相同的PCB之上，或者位於分隔的PCB之上。在第2圖中，係圖示該嵌入式耦合器元件218，如同被包含在相同中介匯流排耦合器探針PCB224之上，如同該輸出220及該接地的終端222。

第3圖係圖示依據一些實施例的系統300。系統300包含一第一積體電路(IC)302(例如，一微處理器)，一第二積體電路(IC)304(例如，一晶片組)，一印刷電路板306(例如，主機板)，以及一離散耦合器組件308。在一些實施例中，該IC302及/或該IC304，係經由銲錫及/或其他電連接材料，耦合至主機板306。

在訊號源316及訊號目標314之間觀察該等訊號。離散耦合器組件308，藉由將包含該嵌入式耦合器318的PCB324，直接地附加至在待測系統上的匹配接腳墊332( 例如，球形柵格陣列(ball grid array)或BGA墊、平面柵格陣列(land grid array)或LGA墊、以及/或者其他預定接腳墊等)，而移除來自該中介匯流排解法的連接器。在一些實施例中，該耦合器元件318(例如，EM耦合器元件)的輸出320及接地的終端322係位於相同的離散耦合器組件PCB324上(或在一些實施例中，在分隔的PCB上)，該離散耦合器組件PCB324作為該嵌入式耦合器組件。

第4圖係圖示依據一些實施例的系統400。系統400包含一第一積體電路(IC)402(例如，一微處理器)，一第二積體電路(IC)404(例如，一晶片組)，一印刷電路板406(例如，主機板)，以及一離散耦合器組件408。在一些實施例中，該IC402及/或該IC404及離散耦合器組件408，係經由銲錫及/或其他電連接材料，耦合至主機板406。

在訊號源414及訊號目標416之間觀察該等訊號。離散耦合器組件直接地將包含該嵌入式耦合器418的PCB424，附加至在待測系統上的匹配接腳墊432(例如，球形柵格陣列(ball grid array)或BGA墊、平面柵格陣列(land grid array)或LGA墊、以及/或者其他預定接腳墊等)。在一些實施例中，該待測系統提供用於該耦合器的終端以及用於回復原始訊號的支援電路(例如，第4圖所示)。在一些實施例中，耦合器訊號回復電路圖及/或終端電阻器係以耦合器位準及/或系統位準而混合。然而 ，在一些實施例中，該耦合器設計的限制與該系統設計的限制係分離。

第5圖係圖示依據一些實施例的系統500。系統500包含一第一積體電路(IC)502(例如，一微處理器)，一第二積體電路(IC)504(例如，一晶片組)，一印刷電路板506(例如，主機板)，以及一離散耦合器組件508。在一些實施例中，該IC502及/或該IC504及離散耦合器組件508，係經由銲錫及/或其他電連接材料，耦合至主機板506。係在訊號源514及訊號目標516之間觀察該等訊號。

在一些實施例中，各種的離散EM耦合器組件(例如，組件508)，使用PCB基準之嵌入式耦合器的邊緣與欲觀察的系統接合，如第5圖所示。此解法提供在該欲觀察之系統(待測系統)上較少的空間花費，且另可較小化使用EM耦合器實施觀察性而強加在系統上的設計限制。

在一些實施例中，使用傳統的板材料。在一些實施例中，離散耦合器組件係使用已被發展用於更精巧細微的介電及/或銅特性的科技、材料、及處理而實施，諸如半導體封裝科技。該技術的目前狀態，PCB製造係以解析度1－2密爾(mil)而生產銅特性，同時封裝係以1密爾之片段的解析度而製造。為了確保設置更精巧的耦合幾何學，半導體科技可被用於生產新類型的耦合器。使用封包材料及/或科技，將耦合器、終端、及一單一回復ASIC全部整合在一單一封包組件中的實行係成為可能。

雖然一些實施例已描述關於特定實施，依據一些實施例，其他實施亦可能。額外地，在該等圖式中說明之及/或描述於此的電路元件的該配置及/或順序或其他特徵，係不須配置在說明及描述的特定方式中。依據一些實施例，許多配置都可能。

在一圖式中顯示的各系統中，在一些案例中的該等元件，各可具有一相同參照號碼或一不同參照號碼，以建議該等所代表的元件可為不同及/或相似。然而，在顯示或描述於此的一些或全部系統中，一元件可以是充分可變通，而具有不同實施及工作。那一個被稱作第一元件及那一個被稱作第二元件，係可隨心所欲。

在該等描述及申請專利範圍中，可使用該等名詞"耦合"及"連接"與其等的衍生物。須理解的是，這些名詞不打算彼此作為同義字。較佳的是，在特定實施例中，"連接"可用於指明，兩或各多元件係彼此直接物理或者電連接。然而"耦合"亦可表示，兩或各多元件係彼此連接，但仍可表示，彼此共同操作或互動。

在此的一演算法，及通常地，被視為導致一想要結果之動作或操作之自身前後一致的序列。通常地，雖然不需要，這些量使用電氣或者磁力訊號的形式，該等形式係可被儲存，傳送，結合，比較，以及其他操作。許多次，已證明其很方便，主要是共用的理由，以參照這些訊號如位元、值、元件、符號、特性、名詞、號碼、或相似物。然而，可理解的是，所有的這些及相似的名詞係相關於適當 的物理量而僅是施加至這些量的方便標籤。

一些實施例，可實施在一硬體、韌體、及軟體或其合併之中。一些實施例亦可被實施作為儲存在一機器可讀媒體的指令，其可藉由運算平台讀取及執行，以執行描述於此的該等操作。一機器可讀媒體可包含任何用於儲存或傳送資訊的機器，該資訊係一機器(例如，電腦)可讀取者。例如，一機器可讀媒體包含唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；電氣、光學、聲學、或其他形式的傳播訊號(例如，載波、紅外線訊號、數位訊號、該等介面其可傳送及或接收訊號等)，及其他。

一實施例係該等發明的一實行或範例。在"一種實施例"、"一個實施例"、"一些實施例"、"其他實施例"之詳述的參照中表示，描述與該等實施例連接的特定特徵、結構、或特性係包含在至少該等發明的一些實施例中，但不須是所有實施例。該各種呈現之一種實施例"、"一個實施例"、或"一些實施例"，係不須全部稱作相同實施例。

並非所有描述以及說明於此的組件、特徵、結構、特性等，須被包含在一或多個特定實施例中。如果該詳述指定一組件、特徵、結構、或特性"可能"、"能"、"可以"、"可"被包含，例如，該特定組件、特徵、結構、或特性係不須被包含。如果該詳述或申請專利範圍關於"一"或"一種"，其可不表示僅具有一個該元件。如果該詳述或申請專利範圍關於"一額外的"元件，其不妨礙具有一或更多該 額外的元件。

雖然流程圖及/或狀態圖可被使用於此以描述實施例，該等發明並不受限於這些圖式或在此的對應描述，流程不須經由各圖式方格、狀態、或在圖式及描述於此的確切相同順序而移動。

本發明不受限於條列於此的該等特定詳述。實在地，可由本揭露獲得利益之那些熟知本技術者，將由上述描述以及圖式中察覺許多可在本發明的範疇中實施的其他變化。因此，下列申請專利範圍包含任何修改，且於該處定義該等發明的範疇。

100‧‧‧設備

102‧‧‧主匯流排

104‧‧‧EM耦合器

106‧‧‧終端埠

108‧‧‧接收器

200‧‧‧系統

202‧‧‧第一積體電路(IC)

204‧‧‧第二積體電路(IC)

206‧‧‧印刷電路板

208‧‧‧中介匯流排組合式EM耦合器

212‧‧‧中介匯流排連接器

214‧‧‧訊號目標

216‧‧‧訊號源

218‧‧‧耦合器元件

222‧‧‧接地的終端

224‧‧‧中介匯流排耦合器探針PCB

300‧‧‧系統

302‧‧‧第一積體電路(IC)

304‧‧‧第二積體電路(IC)

306‧‧‧印刷電路板

308‧‧‧中介匯流排組合式EM耦合器

314‧‧‧訊號目標

316‧‧‧訊號源

318‧‧‧耦合器元件

322‧‧‧接地的終端

324‧‧‧印刷電路板

332‧‧‧匹配接腳墊

400‧‧‧系統

402‧‧‧第一積體電路(IC)

404‧‧‧第二積體電路(IC)

406‧‧‧印刷電路板

408‧‧‧離散耦合器組件

414‧‧‧訊號源

416‧‧‧訊號目標

418‧‧‧耦合器元件

422‧‧‧接地的終端

424‧‧‧印刷電路板

432‧‧‧匹配接腳墊

500‧‧‧系統

502‧‧‧第一積體電路(IC)

504‧‧‧第二積體電路(IC)

506‧‧‧印刷電路板

508‧‧‧離散耦合器組件

514‧‧‧訊號源

516‧‧‧訊號目標

518‧‧‧耦合器元件

522‧‧‧接地的終端

524‧‧‧印刷電路板

532‧‧‧匹配接腳墊

本發明將可從給予如下的詳細描述及從該等發明實施例的伴隨圖式，而更完全地被理解。然而，該等詳細描述及伴隨圖式不可被視作限制該等實施例所描述之發明者，而僅作為說明及理解之用。

第1圖係圖示依據一些該等發明之實施例的設備。

第2圖係圖示依據一些該等發明之實施例的系統。

第3圖係圖示依據一些該等發明之實施例的系統。

第4圖係圖示依據一些該等發明之實施例的系統。

第5圖係圖示依據一些該等發明之實施例的系統。

100‧‧‧設備

102‧‧‧主匯流排

104‧‧‧EM耦合器

106‧‧‧終端埠

108‧‧‧接收器

Claims (19)

1. 一種離散組件電磁耦合器，包含：一輸入及一輸出，其中被觀察的一訊號經由該輸入及該輸出通過該耦合器；一耦合器，其經由電磁效應傳遞能量至一第二輸出；一端點，其經由一電阻而接地；其中該電磁耦合器耦合至一匯流排，該電磁耦合器之該輸出創造一輸出訊號，其極近似於通過該電磁耦合器的原始匯流排訊號；以及一印刷電路板，該耦合器、該第二輸出及該端點係位於其上，其中該印刷電路板匹配待測系統上的接腳墊。
2. 如申請專利範圍第1項之耦合器，另包含該耦合器、該第二輸出、及該端點位於其上的一印刷電路板。
3. 如申請專利範圍第1項之耦合器，另包含該耦合器、該第二輸出、及該端點位於其上的一基板。
4. 如申請專利範圍第1項之耦合器，另包含該耦合器位於其上的一第一印刷電路板，以及該第二輸出及該端點位於其上的一第二印刷電路板。
5. 如申請專利範圍第1項之耦合器，另包含該耦合器位於其上的一第一基板，以及該第二輸出及該端點位於其上的一第二基板。
6. 如申請專利範圍第1項之耦合器，另包含一電連 接，以耦合該輸入及該輸出至該耦合器。
7. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該離散組件電磁耦合器係使用來自被觀察的一系統的一組獨立設計參數而製造。
8. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該第二輸出係重建作為近似該被觀察訊號的一訊號。
9. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該被觀察的訊號係一匯流排訊號。
10. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該被觀察的訊號係一電氣訊號。
11. 如申請專利範圍第1項之耦合器，另包含與被觀察的一系統耦合的墊，該被觀察的訊號位於該被觀察的系統中。
12. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器係以嵌入式印刷電路板為基準的一長邊耦合器。
13. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器係以邊緣為基準的一印刷電路板耦合器。
14. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器係使用任何基板的一長邊耦合器。
15. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器係使用任何基板的以邊緣為基準的一耦合器。
16. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器使用以印刷電路板為基準之耦合器的一邊緣，耦合至被觀察的一系統。
17. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器被用於匯流排架構設計及/或驗證活動。
18. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器係一耦合器探針裝置。
19. 如申請專利範圍第1項之耦合器，其中該耦合器具有一標準接腳。