Leiterplattentechnisch - Reflexionen, die durch PCB-Spuren verursacht werden

InLeiterplattenverdrahtung, Eine solche Situation tritt oft auf: wenn die Spur durch einen bestimmten Bereich geht, aufgrund des begrenzten Verdrahtungsplatzes in diesem Bereich, eine dünnere Linie muss verwendet werden. Nach der Durchquerung dieses Gebietes, die Linie kehrt auf ihre ursprüngliche Breite zurück. Änderungen in der Leiterbahnbreite führen zu Impedanzänderungen, und somit Reflexionen auftreten, die das Signal beeinflussen. Unter welchen Umständen kann dieser Einfluss ignoriert werden?, und unter welchen Umständen muss sein Einfluss berücksichtigt werden? Es gibt drei Faktoren, die mit diesem Effekt zusammenhängen: die Größe der Impedanzänderung, die Signalanstiegszeit, und die Signalverzögerung auf der schmalen Linie.

Diskutieren Sie zuerst das Ausmaß der Impedanzänderung. Das Design vieler Schaltungen erfordert, dass das reflektierte Rauschen weniger als 5% der Spannungsschwankung beträgt (dies hängt mit dem Rauschbudget des Signals zusammen), gemäß der Formel des Reflexionskoeffizienten

ρ=(Z2-Z1)/(Z2+Z1) =â=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)5%

Die ungefähre Änderung der Impedanz-Anforderung kann wie folgt berechnet werden:

Der typische Impedanzindex auf Leiterplatten beträgt +/-10%, und dies ist die Ursache.

Tritt die Impedanzänderung nur einmal auf, beispielsweise nachdem die Linienbreite von 8 mil auf 6 mil geändert wurde, wird die Breite von 6 mil beibehalten. Um die Rauschbudgetanforderung zu erreichen, dass das Signalreflexionsrauschen bei der plötzlichen Änderung 5% der Spannungsschwankung nicht überschreitet, muss die Impedanzänderung kleiner als 10%. Das ist manchmal schwierig. Nehmen Sie den Fall der Mikrostreifenlinie auf dem FR4-Blatt als Beispiel, berechnen Sie sie. Wenn die Linienbreite 8 mils ist, ist die Dicke zwischen der Linie und der Bezugsebene 4 mils und die charakteristische Impedanz 46,5 ohms. Nachdem sich die Linienbreite auf 6mil ändert, wird die charakteristische Impedanz 54.2 Ohms, und die Impedanzänderungsrate erreicht 20%. Die Amplitude des reflektierten Signals muss den Standard überschreiten. Was den Einfluss auf das Signal betrifft, so hängt er auch mit der Signalanstiegszeit und der Signalverzögerung vom Antriebsende zum Reflexionspunkt zusammen. Aber zumindest ist dies ein potenzieller Problempunkt. Glücklicherweise kann das Problem durch Impedanzanpassung zu diesem Zeitpunkt gelöst werden.

Ändert sich die Impedanz zweimal, zum Beispiel nachdem sich die Linienbreite von 8 mil auf 6 mil ändert, ändert sie sich nach dem Herausziehen von 2 cm wieder auf 8 mil. Dann gibt es Reflexion an beiden Enden der 2 cm langen und 6 mm breiten Linie. Nach der Reflexion wird die Impedanz kleiner und negative Reflexion tritt auf. Wenn der Abstand zwischen den beiden Reflexionen kurz genug ist, können sich die beiden Reflexionen gegenseitig aufheben und so den Aufprall verringern. Unter der Annahme, dass das Übertragungssignal 1V ist, wird 0.2V in der ersten regelmäßigen Reflexion reflektiert, 1.2V wird weiterhin vorwärts gesendet und -0.2*1.2.0.24v wird in der zweiten Reflexion zurückgespiegelt. Unter der Annahme, dass die Länge der 6mil-Linie extrem kurz ist und die beiden Reflexionen fast gleichzeitig auftreten, beträgt die Gesamtreflexionsspannung nur 0,04V, was weniger als 5% der Rauschbudget-Anforderung ist. Ob diese Reflexion das Signal beeinflusst und wieviel Einfluss sie hat, hängt daher mit der Zeitverzögerung bei der Impedanzänderung und der Signalanstiegszeit zusammen. Forschung und Experimente zeigen, dass solange die Zeitverzögerung bei der Impedanzänderung weniger als 20% der Signalanstiegszeit beträgt, das reflektierte Signal keine Probleme verursacht. Wenn die Signalanstiegszeit 1 ns ist, dann ist die Zeitverzögerung bei der Impedanzänderung kleiner als 0.2 ns entsprechend 1.2 Zoll, und Reflexion verursacht keine Probleme. Mit anderen Worten, für dieses Beispiel gibt es kein Problem, solange die Länge der 6-mil-breiten Spur kleiner als 3 cm ist.

Wenn die Leiterplattenverfolgung Breitenänderungen, Es ist notwendig, sorgfältig nach der tatsächlichen Situation zu analysieren, ob es Auswirkungen hat. Es gibt drei Parameter zu beachten: Wie groß ist die Impedanzänderung, was ist die Signalanstiegszeit, und wie lange ändert sich der halsförmige Teil der Linienbreite. Ungefähre Schätzung nach der obigen Methode, eine gewisse Marge angemessen belassen. Wenn möglich, versuchen, die Länge des Halses zu reduzieren.

Es ist darauf hinzuweisen, dass PCB-Verarbeitung, Parameter können nicht so präzise sein wie in der Theorie. Theorie kann Orientierung für Design geben, aber es kann nicht kopiert oder dogmatisch. Immerhin, das ist eine praktische Wissenschaft. Der geschätzte Wert sollte entsprechend der tatsächlichen Situation entsprechend angepasst werden, und dann auf das Design angewendet.