Leiterplatte Blog - Reflexion verursacht durch Änderungen in der Leiterplattenführungsbreite

Bei der Durchführung Leiterplatte Verkabelung, Es kommt oft vor, dass, wenn die Spuren durch einen bestimmten Bereich gehen, aufgrund des begrenzten Verdrahtungsplatzes in diesem Bereich, dünnere Linien müssen verwendet werden. Nach der Durchquerung dieses Gebietes, die Linien kehren zu ihren ursprünglichen Breiten zurück. Änderungen in der Leiterbahnbreite verursachen Impedanzänderungen und damit Reflexionen, Beeinflussung des Signals. Unter welchen Umständen kann dieser Effekt ignoriert werden?, und unter welchen Umständen müssen wir ihre Wirkung berücksichtigen? Drei Faktoren sind an diesem Effekt beteiligt: die Größe der Impedanzänderung, die Anstiegszeit des Signals, und die Verzögerung des Signals auf der schmalen Linie.

Das Ausmaß der Impedanzänderung wird zuerst diskutiert. The design of many circuits requires that the reflected noise is less than 5% of the voltage swing (this is related to the noise budget on the signal). Die ungefähre Rate der Änderung der Impedanz kann wie folgt berechnet werden:/Z1 â­¤ 10%. Wie Sie wahrscheinlich wissen, Die typische Spezifikation für Impedanz auf einer Leiterplatte ist ++/-10%, Und das ist die Ursache.

Wenn die Impedanzänderung nur auftritt, zum Beispiel, nach Änderung der Linienbreite von 8 mil auf 6 mil, und die Breite bleibt 6 mil, Um die Rauschbudgetanforderung zu erreichen, dass das Signalreflexionsrauschen bei der plötzlichen Änderung 5% der Spannungsschwankung nicht überschreitet, die Impedanzänderung muss kleiner als 10%sein. Dies ist manchmal schwierig zu tun. Nehmen Sie die Microstrip-Linie auf der FR4-Platine als Beispiel, Lass es uns berechnen. Wenn die Linienbreite 8 mil ist, Die Dicke zwischen der Linie und der Bezugsebene ist 4 mil, und die charakteristische Impedanz ist 46.5-ohm. Nachdem die Linienbreite auf 6mil geändert wurde, die charakteristische Impedanz wird 54.2-ohm, und die Impedanzänderungsrate erreicht 20%. Die Amplitude des reflektierten Signals muss den Standard überschreiten. Wie sehr es das Signal beeinflusst, Es hängt auch mit der Anstiegszeit des Signals und der Verzögerung vom Antriebsende zum Signal am Reflexionspunkt zusammen. Aber zumindest ist dies ein potenzieller Problempunkt. Glücklicherweise, Impedanz Matching Beendigung kann das Problem zu diesem Zeitpunkt lösen.

Wenn sich die Impedanz zweimal ändert, zum Beispiel, die Linienbreite ändert sich von 8 mil auf 6 mil, und wechselt nach dem Herausziehen von 2 cm wieder auf 8 mm. Dann tritt Reflexion an beiden Enden der 2cm langen und 6mil breiten Linie auf. Die Impedanz wird größer und positive Reflexion tritt auf, und dann wird die Impedanz kleiner und negative Reflexion tritt auf. Wenn das Intervall zwischen den beiden Reflexionen kurz genug ist, die beiden Reflexionen können sich gegenseitig aufheben, dadurch die Auswirkungen zu verringern. Vorausgesetzt, das Übertragungssignal ist 1V, 0.2V wird in der zweiten regelmäßigen Reflexion reflektiert, 1.2V sendet weiter nach vorne, und -0.2*1.2 = 0.24v wird in der zweiten Reflexion reflektiert. Vorausgesetzt, die 6mil Linie ist extrem kurz und die beiden Reflexionen treten fast gleichzeitig auf, die reflektierte Gesamtspannung ist nur 0.04V, die weniger als die 5% Lärmbelastung ist. Daher, ob diese Reflexion das Signal beeinflusst, und wie viel, bezieht sich auf die Verzögerung bei der Impedanzänderung und die Anstiegszeit des Signals. Forschung und Experimente haben gezeigt, dass solange die Verzögerung bei der Impedanzänderung kleiner als 20% der Anstiegszeit des Signals ist, das reflektierte Signal verursacht kein Problem. Wenn die Signalanstiegszeit 1ns ist, dann ist die Verzögerung bei der Impedanzänderung kleiner als 0.2ns entsprechend 1.2 Zoll, und Reflexionen werden keine Probleme verursachen. Das heißt:, für diesen Fall, Es gibt kein Problem, solange die Länge der 6mil breiten Spur kleiner als 3cm ist.

Wenn die Spurbreite der Leiterplatte Änderungen, Es sollte sorgfältig nach der tatsächlichen Situation analysiert werden, um zu sehen, ob es sich auf sie auswirkt. Es gibt drei Parameter zu beachten: Wie groß ist die Impedanzänderung, was ist die Signalanstiegszeit, und wie lang ist der Hals der Linie Breite ändern. Grob Schätzung nach der obigen Methode, und einen gewissen Spielraum angemessen lassen. Wenn möglich, versuchen, die Länge des Halses zu reduzieren. Es ist darauf hinzuweisen, dass in der Leiterplatte Verarbeitung, die Parameter können nicht wie in der Theorie sein. Die Theorie kann Orientierung für unser Design bieten, aber es kann nicht kopiert oder dogmatisch. Immerhin, das ist eine praktische Wissenschaft. Der geschätzte Wert sollte entsprechend der tatsächlichen Situation angepasst werden, und dann auf das Design angewendet. Wenn Sie sich unerfahren fühlen, Sei zuerst konservativ, und passen Sie dann entsprechend den Herstellungskosten an Leiterplatte.