Diseño electrónico - En el caso de que la resistencia en el PCB no sea continua

Todo el mundo sabe que la resistencia debe ser continua. En el diseño de pcb, siempre hay momentos en los que la resistencia no es continua. ¿¿ cómo hacerlo?

Resistencia característica: también conocida como "resistencia característica", no es una resistencia de corriente continua y pertenece al concepto de transmisión a largo plazo. En el rango de alta frecuencia, durante la transmisión de la señal llega el borde de la señal y, debido al establecimiento del campo eléctrico, se genera una corriente instantánea entre la línea de señal y el plano de referencia (fuente de alimentación o plano de tierra).

Si la línea de transmisión es isotrópica, siempre habrá una corriente I mientras la señal se transmita, y si el voltaje de salida de la señal es v, la línea de transmisión será igual a una resistencia durante la transmisión de la señal, cuyo tamaño es V / i, que se llama resistencia característica Z de la línea de transmisión.

Durante la transmisión de la señal, si la resistencia característica en la ruta de transmisión cambia, la señal se reflejará en un nodo con una resistencia discontinua. Los factores que afectan la resistencia característica son: constante dieléctrica, espesor dieléctrico, ancho de línea y espesor de lámina de cobre.

[1] línea de gradiente

Algunos dispositivos de radiofrecuencia tienen encapsulamientos pequeños, el ancho de la almohadilla SMD puede ser tan pequeño como 12 milímetros, y el ancho de la línea de señal de radiofrecuencia puede alcanzar los 50 milímetros o más. Se deben usar líneas degradadas y se prohíben las mutaciones de ancho de línea. Las líneas de gradiente se muestran en la imagen, y las líneas de la parte de transición no deben ser demasiado largas.

[2] esquina

Si la línea de señal de radiofrecuencia funciona en ángulo recto, el ancho efectivo de la línea en la esquina aumentará y la resistencia no será continua, lo que dará lugar a la reflexión de la señal. Para reducir la discontinuidad, hay dos maneras de manejar las esquinas: el acaparamiento y el círculo invertido. En general, el radio del ángulo del arco debe ser lo suficientemente grande como para garantizar: r > 3w.

Gran acolchado

Cuando hay grandes almohadillas en la línea de MICROSTRIP de 50 ohm, las grandes almohadillas son equivalentes a condensadores distribuidos, lo que destruye la continuidad de la resistencia característica de la línea de microstrip. Al mismo tiempo, se pueden mejorar dos métodos: primero, engrosar el dieléctrico de la línea de MICROSTRIP y, en segundo lugar, vaciar el plano de tierra debajo de la almohadilla, lo que puede reducir la capacidad de distribución de la almohadilla.

São 4 ão via

El agujero a través es un cilindro metálico chapado en el exterior del agujero a través entre la parte superior y la capa inferior del pcb. La señal pasa por el agujero para conectar las líneas de transmisión en diferentes capas. El talón de paso es la parte no utilizada del paso. La almohadilla de paso es una Junta circular que conecta el paso al agujero a la parte superior o a la línea de transmisión interna. El disco de aislamiento es una brecha circular en cada fuente de alimentación o plano de tierra para evitar cortocircuitos en la fuente de alimentación y el plano de tierra.

Parámetros parasitarios a través del agujero

Después de una estricta deducción teórica física y un análisis aproximado, el modelo de circuito equivalente a través del agujero se puede modelar como una serie de inductores conectados en serie con condensadores de tierra en ambos extremos.

Modelo de circuito equivalente a través del agujero

A partir del modelo de circuito equivalente, se puede ver que el propio agujero tiene condensadores parasitarios en el suelo. Suponiendo que el diámetro de la soldadura inversa a través del agujero sea d2, el espesor de la soldadura a través del agujero sea d1, el espesor de la placa de PCB sea T y la constante dieléctrica del sustrato de la placa sea lambda, la capacidad parasitaria a través del agujero será aproximadamente:

Los condensadores parasitarios a través del agujero pueden causar que el tiempo de subida de la señal se prolongue y la velocidad de transmisión se ralentice, lo que deteriorará la calidad de la señal. Del mismo modo, el agujero también tiene una inducción parasitaria. En las placas de circuito impreso digital de alta velocidad, los inductores parasitarios a menudo causan más daño que los condensadores parasitarios.

Su inductor de serie parasitario debilitará la contribución del condensadores de derivación, debilitando así el efecto de filtrado de todo el sistema eléctrico. Supongamos que l es la inducción del agujero, H es la longitud del agujero y D es el diámetro del agujero central. La inducción parasitaria aproximada a través del agujero es similar a:

El agujero es uno de los factores importantes que conducen a la inconsistencia de la resistencia del canal de radiofrecuencia. Si la frecuencia de la señal es superior a 1 ghz, se debe considerar el efecto del agujero.

Los métodos comunes para reducir la discontinuidad de la resistencia a través del agujero incluyen: el proceso sin disco, la selección del método de salida y la optimización del diámetro de la almohadilla. Optimizar el diámetro de la almohadilla inversa es uno de los métodos más utilizados para reducir la discontinuidad de resistencia. Debido a que las características del agujero están relacionadas con dimensiones estructurales como el tamaño del agujero, la almohadilla, la almohadilla inversa, la estructura laminada y el método de cableado, se recomienda utilizar hfss y optimizaciones para optimizar la simulación en cada diseño de acuerdo con las circunstancias específicas.

Cuando se utiliza un modelo paramétrico, el proceso de modelado es simple. Durante el proceso de revisión, los diseñadores de PCB deben proporcionar los archivos de simulación correspondientes.

El diámetro del agujero, el diámetro de la almohadilla, la profundidad y la almohadilla inversa causan cambios, lo que resulta en una interrupción de la resistencia, una grave pérdida de reflexión e inserción.

Conector concéntrico a través del agujero de São 5ão

Al igual que la estructura a través del agujero, los conectores concéntricos a través del agujero también tienen continuidad de resistencia, por lo que la solución es la misma que a través del agujero. Los métodos comunes para reducir la discontinuidad de la resistencia de los conectores concéntricos a través de agujeros son: el proceso sin disco, el método de salida adecuado y la optimización del diámetro de la almohadilla de soldadura.