Diseño electrónico - Cómo resolver el problema de la reflexión si de la línea de transmisión de PCB

1. causas del problema si

Un problema común de si es la reflexión, sabemos que las líneas de transmisión de placas de PCB tienen las características de "resistencia característica", que ocurre cuando la "resistencia característica" de diferentes partes del enlace de interconexión no coincide.

Los problemas de reflexión si en la representación de la forma de onda de la señal son: subida / bajada / campana, etc.

La siguiente imagen muestra un enlace típico de interconexión de señales de alta velocidad. La ruta de transmisión de la señal incluye: 1. Chip emisor (encapsulamiento y agujero de pcb) 2. Cableado de PCB de la submarca 3. Cableado de PCB de la submarca 4. Cableado de PCB para el tablero trasero 5. Conector de tarjeta recíproco 6. Cableado de PCB para tarjetas recíprocas 7. Condensadores de acoplamiento AC 8. Chip receptor (encapsulamiento y agujero de pcb)

Figura 1. Enlace típico de interconexión de señales de alta velocidad

Se puede ver que el enlace de interconexión de señales de alta velocidad de los productos electrónicos reales es relativamente complejo, y los puntos de conexión de diferentes componentes a menudo tienen desajustes de resistencia, lo que conduce a la transmisión de señales.

Inconsistencias comunes de resistencia de los enlaces de interconexión de alta velocidad:

(1) encapsulamiento de chips: por lo general, el ancho de cableado de PCB en el sustrato de encapsulamiento de chips es mucho más delgado que el tablero de PCB ordinario, y el control de resistencia no es fácil;

(2) agujero de pcb: el agujero de PCB suele ser un efecto capacitivo, la resistencia característica es baja, el diseño de PCB debe prestar atención y optimizar;

(3) conector: el diseño del enlace de interconexión de cobre en el conector debe verse afectado tanto por la fiabilidad mecánica como por el rendimiento eléctrico para buscar un equilibrio entre los dos;

Por otro lado, el cableado de pcb, el control de resistencia suele ser más fácil que otros componentes de interconexión, centrándose en el diseño jerárquico, la selección de placas, pero generalmente la tolerancia de control de resistencia de la fábrica de placas de procesamiento de PCB es del 10%, para lograr un control de tolerancia de Resistencia del 5 - 8%, a menudo se necesitan mayores costos de procesamiento.

2. teoría básica de la reflexión de la línea de transmisión

Cuando el conductor agrega la señal a la línea de transmisión, la amplitud de la señal depende del voltaje y la resistencia del conductor y la resistencia de la línea. El voltaje inicial en el conductor se controla dividiendo la tensión entre su propia resistencia y la resistencia de la línea de transmisión.

La siguiente imagen describe la forma de onda inicial aplicada a la línea de transmisión de larga distancia. El voltaje inicial VI se transmite a la línea de transmisión hasta que llega a la meta. La amplitud de VI está determinada por el voltaje parcial de la resistencia del conductor y la resistencia de la línea de transmisión:

Figura 2. Propagación de la forma de onda de la señal en las líneas de transmisión de larga distancia

Si el extremo de la línea de transmisión está conectado por el extremo de la resistencia y la resistencia coincide con la de la línea, la señal de amplitud VI se conectará al extremo al suelo y el voltaje VI se mantendrá en línea hasta que se cambie la fuente de alimentación. En este caso, VI es la estabilidad de corriente continua. De lo contrario, si la resistencia al final de la línea de transmisión no es la resistencia característica de la línea, parte de la señal termina en el suelo, y el resto de la señal se reflejará de vuelta a la línea de transmisión y volverá a la Fuente. El volumen de señal reflejado está determinado por el coeficiente de reflexión, que está determinado por la relación entre el voltaje reflejado y el voltaje de entrada en el punto fijo. Este punto se define como la inconsistencia de la resistencia en la línea de transmisión. La discontinuidad de la resistencia puede formar parte de una línea de transmisión con diferentes resistencias características, o puede ser una resistencia final o una resistencia de entrada del amortiguador del chip.

Entre ellos, Z0 es la resistencia estándar de la línea de transmisión y zt es la resistencia de los puntos discontinuos de la línea de transmisión.

La ecuación asume que las señales transmitidas en la línea de transmisión con resistencia característica Z0 se encuentran con una resistencia discontinua zt. Tenga en cuenta que si Z0 = zt, el coeficiente de reflexión es 0, lo que significa que no hay reflexión. El caso de que Z0 sea igual a zt se llama el extremo de coincidencia.

Como se muestra en la siguiente imagen, cuando la forma de onda de entrada termina en zt, parte de la señal viÍ se refleja de nuevo a la fuente y se agrega a la forma de onda de entrada, y la amplitud de toda la forma de onda de la señal de entrada es vi vi + VI. La parte reflejada puede generar otro reflejo de la fuente y el reflejo y el reflejo continúan hasta que la línea de transmisión se estabilice.

Figura 3. Reflejo de señal bajo desajuste de Resistencia

Cuando la línea de transmisión coincide exactamente, hay un cortocircuito y un circuito abierto, el coeficiente de reflexión se muestra en la siguiente imagen:

Figura 4. A) coeficiente de reflexión de la apertura del cortocircuito de la terminal (b) c)

En la aplicación práctica de los enlaces de interconexión, sin líneas de transmisión ideales, es imposible coincidir con precisión, por lo que la reflexión de la señal debe existir, y la clave del diseño de PCB es cómo interconectar la parte de Resistencia del enlace para minimizar la brecha, reduciendo así la amplitud de la señal reflejada y evitando el impacto fatal de la reflexión múltiple en la calidad de la señal.