Leiterplattentechnisch - Leiterplatten-Reflow und zugehörige Berechnungen

Für eine rein widerstandsfähige Last, der Übersprechenstrom ist proportional zu dI/dt=dV /(T¬10%-90%*R). In der Formel, dI/dt (rate of current change), dV (Interferenz source swing) and R (interference source load) all refer to the parameters of the interference source (if it is a capacitive load, dI/dt ist das gleiche wie T¬10 Das Quadrat von%-90% ist umgekehrt proportional.). Aus der Formel ist ersichtlich, dass das Niederfrequenzsignal der Leiterplatte nicht notwendigerweise kleiner ist als das Übersprechen des Hochgeschwindigkeitssignals. Das heißt: 1KHz Signal ist nicht unbedingt ein Low-Speed Signal, wir müssen die Situation der Kante umfassend betrachten. Für ein Signal mit steiler Kante, es enthält viele harmonische Komponenten, und hat eine große Amplitude an jedem Frequenzmultiplikationspunkt. Daher, bei der Auswahl aufpassen PCB-Geräte. Wählen Sie nicht blind Chips mit hohen Schaltgeschwindigkeiten, die nicht nur die Kosten erhöhen, aber auch Übersprechen und EMV-Probleme erhöhen.

Jede benachbarte Leistungsebene oder andere Ebene, solange an beiden Enden des Signals ein geeigneter Kondensator vorhanden ist, um einen reaktionsarmen Pfad zu GND bereitzustellen, kann diese Ebene als Rücklaufebene für dieses Signal verwendet werden. In normalen Anwendungen ist die entsprechende Chip-IO-Stromversorgung oft zum Empfangen und Senden gleich, und es gibt im Allgemeinen 0.01-0.1uF-Entkopplungskondensatoren zwischen jeder Stromversorgung und Masse, und diese Kondensatoren befinden sich auch an den beiden Enden des Signals, so dass der Reflow-Effekt der Leistungsebene an zweiter Stelle nur zur Erdungsebene ist. Wenn jedoch andere Leistungsebenen für den Rückfluss verwendet werden, gibt es oft keinen niedrigen Reaktanzweg zum Boden an beiden Enden des Signals. Auf diese Weise findet der in der benachbarten Ebene induzierte Strom die nächste Kapazität und kehrt zur Masse zurück. Wenn der "nächste Kondensator" weit vom Anfang oder Ende entfernt ist, muss der Rücklauf eine große Strecke zurücklegen, um einen vollständigen Rückweg zu bilden, und dieser Weg ist auch ein Rückweg für benachbarte Signale, und dieser gleiche Rücklauf. Der Effekt von Straßen- und Gemeindegrundstörungen ist derselbe, was dem Übersprechen zwischen Signalen entspricht.

Für einige unvermeidbare Querversorgungsabschnitte kann ein Hochpassfilter (wie ein 10-Ohm-Widerstandsstränge 680p-Kondensator) durch einen Kondensator- oder RC-Reihenanschluss (wie ein 10-Ohm-Widerstandsstrang 680p-Kondensator) über die Division angeschlossen werden. Der spezifische Wert hängt von der Art des Signals ab. Um einen hochfrequenten Rückweg bereitzustellen, aber auch das niederfrequente Übersprechen zwischen den gegenseitigen Ebenen zu isolieren). Dies kann das Problem beinhalten, Kondensatoren zwischen den Leistungsebenen hinzuzufügen, was ein bisschen lustig erscheint, aber definitiv effektiv ist. Wenn einige Spezifikationen es nicht zulassen, können Sie Kondensatoren auf den beiden Ebenen der Division zur Erde führen.

Im Falle des Ausleihens anderer Ebenen für den Rückfluss ist es am besten, ein paar kleine Kondensatoren an beiden Enden des Signals hinzuzufügen, um einen Rückweg bereitzustellen. Aber dieser Ansatz ist oft schwierig zu erreichen. Weil der größte Teil des Oberflächenraums in der Nähe des Anschlusses durch den passenden Widerstand und den Entkopplungskondensator des Chips belegt wird.

Rücklaufgeräusche sind eine der Hauptgeräuschquellen auf der Referenzebene. Daher ist es notwendig, den Weg und den Strömungsbereich des Rückstroms zu untersuchen.

Theoretische Kenntnisse über PCB Reflow Pfad.

Es ist eine Schaltung in der Leiterplatte, und es gibt Strom durch den Draht. Normalerweise sehen wir nur die Drähte, die verwendet werden, um Signale an der Oberfläche zu übertragen, vom Antriebsende zum Empfangsende. Tatsächlich kann der Strom nur auf der Schleife fließen. Die Übertragungsleitung ist das, was wir sehen können, und der Weg der Stromrückgabe ist normalerweise unsichtbar. Sie fließen in der Regel über die Erdungs- und die Leistungsebene zurück. Da es keine physikalische Schaltung gibt, wird der Schleifenpfad schwierig zu schätzen, und es ist schwierig, sie zu steuern.

Jeder Draht auf der Leiterplatte und seine Schleife bilden eine Stromschleife. Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Strahlung erzeugt ein plötzlicher Strom durch die Drahtschleife in der Schaltung ein elektromagnetisches Feld im Raum und beeinflusst andere Drähte. Um den Einfluss der Strahlung zu verringern, sollten wir zunächst die Grundprinzipien der Strahlung und die Parameter der Strahlungsintensität verstehen.

Differentialmodus Strahlung auf Leiterplatte

Diese Schleifen sind äquivalent zu arbeitenden kleinen Antennen, die Magnetfelder in den Weltraum ausstrahlen. Wir verwenden die Strahlung, die von einer kleinen Schleifenantenne erzeugt wird, um sie zu simulieren. Setzen Sie eine kleine Schleife mit Strom I und einem Bereich S. Die elektrische Feldstärke gemessen im Fernfeld r im freien Raum ist:

Elektrisches Feld (V/m)

f――Frequenz()

S――Area()

I――Strom (A)

r――Entfernung (m)

――Messen Sie den Winkel zwischen der Antenne und der Strahlungsebene()

Es eignet sich für kleine Schlaufen, die im freien Raum platziert werden und keine Reflexion auf der Oberfläche. Tatsächlich werden unsere Produkte auf dem Boden statt auf freiem Raum ausgeführt. Die Strahlung ist proportional zum Schleifenstrom und dem Schleifenbereich und proportional zum Quadrat der Stromfrequenz.

Der Weg des Rückstroms in der gedruckten Leiterplatte hängt eng mit der Frequenz des Stroms zusammen. Nach den Grundkenntnissen der Schaltung fließt DC- oder Niederfrequenzstrom immer in Richtung der geringsten Impedanz; Hochfrequenzstrom fließt immer in Richtung des geringsten induktiven Reaktanzes mit einem bestimmten Widerstand.

Wenn der Einfluss der Löcher und Gräben, die durch die Durchkontaktierungen auf die Kupferebene gebildet werden, nicht berücksichtigt wird, besteht der Pfad mit der geringsten Impedanz, das heißt der Pfad des Niederfrequenzstroms, aus Lichtbogenlinien auf der Erdkupferebene, und der Strom auf jedem Lichtbogen Die Dichte von hängt mit dem Widerstand auf diesem Lichtbogen zusammen.

Hochfrequenzstrompfad auf PCB-Kupferebene

Bei Übertragungsleitungen befindet sich der Rückweg mit der kleinsten Induktivität, das heißt der Hochfrequenzstromrückweg, auf der kupferplattierten Ebene direkt unterhalb der Signalverdrahtung. Die durch das Signal gebildete Schleifenantenne hat die kleinste Magnetfeldintensität (oder Fähigkeit, Weltraumstrahlung zu empfangen), die in den Weltraum ausgestrahlt wird.

Bei relativ langer, gerader Verdrahtung kann sie als ideale Übertragungsleitung angesehen werden. Der darauf fließende Signalrückstrom ist ein bandförmiger Bereich mit der Signalverdrahtung als Mittelachse. Je länger der Abstand zur Mittelachse der Signalverdrahtung ist, desto kleiner ist die Stromdichte.

Ist der ursprüngliche Signalstrom, ist das Gerät "A, ampere";

Es ist der Abstand zwischen der Signalverdrahtung und der Kupferebene, die Einheit ist "in., inch";

Es ist der vertikale Abstand vom Punkt auf der Kupferebene zur Signalleitung, die Einheit ist "in., inch";

Es ist die Stromdichte an diesem Punkt, die Einheit ist "A/in., Ampere pro Zoll".

Verteilung der Rückstromdichte der Leiterplatten-Übertragungsleitung

Listet den Prozentsatz des Rückstroms auf, der durch den riemenförmigen Bereich fließt, zentriert auf der Mitte der Übertragungsleitung und die Breite ist.

Angenommen Zoll, der Strom, der durch den Bereich 0.035 Zoll von der Übertragungsleitung zurückgeht, macht nur 13% des gesamten Rücklaufstroms aus, und die spezifische Verteilung auf eine Seite der Übertragungsleitung ist nur 6,5%, und die Dichte ist sehr klein. So kann es ignoriert werden.

Zusammenfassen:

1. Wenn es eine kontinuierliche, dichte und vollständige kupferplattierte Ebene unter der Leiterplattensignalverdrahtung, Die Störstörung des Signalrückstroms zur kupferplattierten Ebene ist lokal. Daher, solange das Prinzip der Lokalisierung von Layout und Verdrahtung befolgt wird, das ist, Abstand zwischen digitalen Signalleitungen, digitale Geräte und analoge Signalleitungen, und analoge Geräte bis zu einem gewissen Grad künstlich erweitert werden, die Auswirkungen des digitalen Signalrückstroms auf analoge Schaltungen erheblich reduzieren kann. interference.

2. Der hochfrequente transiente Rückstrom fließt über die Ebene (Masseebene oder Leistungsebene) neben der Signalspur zurück zum Antriebsanschluss. Die Anschlusslast der Fahrersignalspur wird über die Signalspur und die Ebene (Masseebene oder Leistungsebene) unmittelbar neben der Signalspur angeschlossen.

3. Je größer die umgebende Fläche der Strom- und Erdungskabel auf der Leiterplatte, desto größer ihre Strahlungsenergie. Durch die Steuerung des Rücklaufweges können wir daher die Umgebung minimieren und den Strahlungsgrad kontrollieren.