Blog de PCB - Análisis de señales transitorias en el diseño de PCB

Respuesta transitoria de las interconexiones y líneas eléctricas PCB Board Es la causa del error de bits, Nerviosismo de tiempo, Y otros problemas de integridad de la señal. Puede utilizar el análisis de señales transitorias para determinar los pasos de diseño a tomar al diseñar el circuito perfecto. El análisis de señales transitorias en circuitos simples se puede comprobar y calcular manualmente, Permitir la representación de la respuesta transitoria con el tiempo. Los circuitos más complejos pueden ser difíciles de analizar manualmente. Por el contrario, Puede utilizar el simulador para el análisis de señales transitorias en el dominio del tiempo durante el diseño del simulador. Si utiliza el software de diseño correcto, ni siquiera necesita habilidades de Codificación. Formalmente, transients may occur in circuits that can be written as a set of coupled first-order linear or nonlinear differential equations (autonomous or non-autonomous). La respuesta transitoria se puede determinar de varias maneras.

La respuesta transitoria sin retroalimentación en el circuito invariante de tiempo se puede dividir en uno de los tres casos siguientes:

Sobreamortiguación: respuesta lenta atenuada, sin oscilación

Amortiguación crítica: respuesta de atenuación rápida, sin oscilación

Deficiencia de amortiguación: respuesta de oscilación amortiguada

Para la simulación de circuitos, la simulación de análisis de señales transitorias se puede ejecutar directamente desde el diagrama esquemático. Esto requiere considerar dos aspectos del comportamiento del circuito:

Señal de conducción. Esto define la variación del nivel de tensión / corriente de entrada que resulta en una respuesta transitoria. Esto puede implicar un cambio entre dos niveles de señal (es decir, una señal digital conmutada), una disminución o un pico en el nivel actual de la señal de entrada, o cualquier otro cambio arbitrario en la señal de conducción. Usted puede considerar conducir con una señal sinusoidal o cualquier forma de onda periódica. También puede considerar un tiempo de subida limitado cuando la señal cambia entre dos niveles.

Condiciones iniciales. Esto define el Estado del circuito cuando la señal de conducción fluctúa o la forma de onda de conducción está encendida. Supongamos que el circuito está inicialmente en estado estacionario en el tiempo t = 0 (es decir, no hay respuesta transitoria previa en el circuito). Si no se especifica ninguna condición inicial, se asume que el voltaje y la corriente son cero en t = 0. Después de ejecutar la simulación, se obtiene una salida que cubre la señal de entrada y la salida, lo que le permite ver con precisión cómo los diferentes cambios en el nivel de la señal producen una respuesta transitoria. A continuación se muestra un ejemplo de conmutación de señales digitales. En este circuito, asumimos que no se especifica ninguna condición inicial. Debido a la falta de amortiguación, la respuesta transitoria de la corriente muestra un exceso grave y un retroceso. Una solución aquí es a ñadir una resistencia de serie a la fuente para aumentar la amortiguación. Una mejor solución es reducir la Inductancia en el circuito o aumentar la Capacitancia para que la respuesta entre en estado húmedo.

Análisis de la señal transitoria después del dibujo y la disposición

La salida es similar a la salida en la simulación de la forma de onda reflejada, donde la onda incidente y la onda reflejada se comparan en la simulación post - diseño. En este caso, la diferencia es que estamos diseñando un esquema que no tiene en cuenta el efecto parasitario en el PCB. En la simulación post - diseño, teniendo en cuenta el efecto parasitario, los resultados transitorios del análisis de señales pueden informarle de algunos cambios en el diseño o la pila para reducir el zumbido anterior. Si los resultados anteriores se ven en la simulación de integridad de la señal después de la disposición de la línea de transmisión, una solución es reducir la Inductancia del bucle y la Capacitancia en la interconexión. Esto aumentará la amortiguación del circuito sin cambiar la impedancia característica. Esto también mueve la frecuencia de resonancia en el circuito a un valor más alto, reduciendo así la amplitud del anillo. Otra opción es terminar en serie en el controlador.

Análisis de polos cero

Otro método de simulación de dominio de tiempo es el análisis de polos cero. La técnica lleva el circuito al dominio laplaciano y calcula los polos y ceros del circuito. Esto le permite ver inmediatamente el comportamiento de la respuesta transitoria de la señal en el circuito. Tenga en cuenta que esta simulación todavía puede tener en cuenta las condiciones iniciales en el análisis de señales transitorias, por lo que los resultados son más generales. Sin embargo, no puede ver directamente la amplitud de la señal transitoria porque no está considerando explícitamente el comportamiento de la forma de onda de entrada.

Estabilidad e inestabilidad en el análisis de señales transitorias

Una cosa a tener en cuenta aquí es que puede haber inestabilidad en los circuitos que contienen retroalimentación. En un circuito típico, Usted comprobará el esquema y diseño de PCB, Casi siempre encuentras transitorios estables. El ejemplo anterior muestra una respuesta estable. A pesar de las oscilaciones transitorias, La señal eventualmente decae a un Estado estable. En un circuito con una fuerte retroalimentación, Las oscilaciones transitorias se vuelven inestables y aumentan con el tiempo. El amplificador es un caso bien conocido en el que la respuesta del amplificador se vuelve inestable y saturada debido a la fluctuación térmica o a la fuerte respuesta infraamortiguada en presencia de una fuerte retroalimentación.. El circuito invariante de tiempo no lineal saturado eventualmente forzará la amplitud inestable a un nivel constante. Análisis de señales transitorias, Usted puede encontrar fácilmente la inestabilidad en el dominio del tiempo; Esto ocurrirá con el aumento exponencial de la salida en estado infrahúmedo. En el análisis de polos cero, La parte real es positiva. PCB Board.