Tecnología de PCB - La inconsistencia de la resistencia del PCB conduce a la reflexión de la señal

Este es un artículo en profundidad sobre un tema muy importante que los diseñadores de PCB deben dominar. Lo primero que hay que tener en cuenta es que debido a la inconsistencia de la resistencia, habrá reflejos de señal en la línea de transmisión de pcb.

La línea de transmisión debe tener una resistencia característica uniforme. Cualquier cambio o interrupción de la resistencia puede causar reflexión y distorsión de la señal.

Este fenómeno también se aplica a los rastros y líneas de transmisión de pcb. La razón es que la longitud de onda física de la señal de alta frecuencia es muy corta. Por lo tanto, los rastros de PCB muestran las mismas características. Cuanto mayor sea la frecuencia, más corta será la longitud de onda. Incluso tienes que tratar las huellas más cortas como las líneas de transmisión.

La discontinuidad de la trayectoria de la señal o la discontinuidad desigual forman la discontinuidad de la integridad de la señal. Para evitar la distorsión de la señal en la fuente y el objetivo, la resistencia del rastro de PCB debe coincidir con la Fuente. Luego se debe cargar la resistencia en el lado de la fuente y el lado del objetivo. Esto plantea un desafío considerable y requiere un diseño cuidadoso de PCB para mitigar el impacto de la atenuación de la señal causada por la discontinuidad de la resistencia. Cuanto mayor sea la discontinuidad de la resistencia característica, mayor será el reflejo de la señal. Esto significa que la distorsión de la señal también es mayor. Por lo tanto, trate de mantener la discontinuidad de resistencia lo más pequeña posible. En términos de amplitud y tiempo. Lectura: por qué es muy importante controlar la resistencia.

La discontinuidad de la resistencia afecta la integridad de la señal

En teoría, la señal digital es un pulso de Onda cuadrada que cambia en poco tiempo. Naturalmente, el tiempo de subida del número de SMS necesario para los circuitos digitales de alta frecuencia provocará una frecuencia extremadamente alta relacionada con el tiempo de subida de la señal rápida. De hecho, estas frecuencias serán un orden de magnitud superior a la frecuencia de reloj del circuito. El ancho de pulso de los circuitos digitales de alta frecuencia es más corto. Esto acorta el tiempo de subida. El tiempo de subida de la señal muy corto significa que la señal digital contiene una frecuencia muy alta. Por lo tanto, las señales digitales de alta frecuencia deben seguir las reglas de integridad de la señal relacionadas con las señales de alta frecuencia.

Por lo tanto, cualquier cambio en la resistencia del rastro del PCB provocará un reflejo de la señal. Estos pueden causar campanas y distorsiones en la señal. El resultado es que a altas frecuencias de conmutación, la discontinuidad de la resistencia puede causar una grave distorsión de la señal digital y puede aparecer un error de muestreo de la señal. Puede usar los siguientes parámetros para caracterizar las líneas de transmisión formadas por los rastros de pcb: resistencia, conductividad y resistencia de los rastros. Lea la diferencia entre las líneas de MICROSTRIP y las líneas de banda en el pcb.

Discontinuidad típica de la resistencia

La resistencia característica de la línea es la raíz cuadrada de la inducción dividida por el capacitor. Para los pcb, esta es una hipótesis razonable, ya que la resistencia de rastreo y la conductividad a altas frecuencias de señal son insignificantes en comparación con los inductores y condensadores.

La discontinuidad de la resistencia es cualquier factor que afecta la relación entre el sensor de rastreo y su capacitor. Los siguientes son algunos ejemplos típicos:

Cambio de resistencia en la línea: si la resistencia de la línea cambia por cualquier razón, como un cambio en la sección transversal de cobre o un cambio en la ruta de cableado, la inducción mutua cambiará y la resistencia será discontinua.

Ramas en la línea: aunque puede ser necesario encaminar la señal a varios dispositivos, el uso de ramas y Líneas cortas puede cambiar la resistencia de la línea y causar disyunciones.

División de la señal de retorno: la señal de alta frecuencia se propaga a lo largo de la ruta con la resistencia más baja, que se encuentra justo debajo de la pista de la señal, generalmente en el plano del suelo. Cualquier característica física en la línea de retorno o en el plano de tierra que obligue a la señal de retorno a desviarse de la ruta provocará discontinuidad.

A través del agujero: utilice el a través del agujero para transmitir la señal de una capa del PCB a otra. Aunque esta es una característica básica del diseño del pcb, la forma y el tamaño del agujero cambian la inducción y el capacitor del rastro, generando así otra discontinuidad. Para obtener más información, Lea cómo reducir los condensadores parasitarios en el diseño de pcb.

Cómo limitar el impacto de la discontinuidad de la resistencia

La clave para controlar los efectos negativos de la discontinuidad de la resistencia es considerar todos los rastros de señal de PCB como líneas de transmisión. Se asegurará de que la resistencia característica de todos los puntos de la ruta de la señal sea la misma.

Asegúrese de seguir los siguientes principios rectores:

Emparejar la resistencia de la fuente y la resistencia de la carga: asegúrese de que la resistencia de la fuente y la resistencia de la carga sean las mismas que la resistencia del rastro. Puede lograr la resistencia correcta utilizando resistencias en serie o paralelas. Además, cualquier pista abierta debe terminar con una resistencia del valor correcto.

Evitar ramas: si la señal debe ser compartida por varios chips, conecte la línea con una cadena de crisantemos en lugar de usar ramas. De lo contrario, se puede utilizar un dispositivo de amortiguación emparejado para enviar la señal a la rama.

Ruta de retorno de la señal: asegúrese de que el retorno de la señal siga la misma ruta que la línea de señal. Si se utiliza un plano de tierra, asegúrese de que la División de la ruta de la señal de retorno no se interrumpa. Asegúrese de que hay un plano sólido a lo largo de toda la longitud bajo la trayectoria y que no hay grietas ni incisiones. Si no hay plano sólido, se utiliza un rastro de retorno más grueso, que debe cubrir el triple de la longitud del rastro y la altura del dieléctrico.

Diseño de paso: organizar rastros de alta frecuencia en una capa tanto como sea posible. Si es necesario pasar por el agujero, use el paso en miniatura en lugar del paso tradicional. Debido a que los agujeros a través tienen características de condensadores e inductores significativamente diferentes, se minimiza su uso en el rastro de señal. Si es necesario, se utilizan microporos con condensadores e inductores mucho más pequeños que los microporos estándar. Los microporos también ayudan a mantener la longitud de las columnas cortas lo más corta posible. Otro método es utilizar interconexiones de alta densidad o tecnología de PCB hdi.

Continuidad de la resistencia y reflexión de la señal

La señal de la línea de transmisión uniforme encontrará una resistencia constante "zc (v / i)" en todas las posiciones de la línea, y la señal se transmitirá a lo largo de ella según sea necesario. Sin embargo, si existe una discontinuidad de resistencia en cualquier punto, la propagación de la señal se verá afectada y se producirá un reflejo de la señal, al igual que la luz se reflejará cuando se encuentre una discontinuidad en el medio de transmisión.

Diversos tipos de disyunciones de resistencia y sus posibles causas:

Dado que la resistencia de la línea de transmisión depende de la geometría del conductor y de las características del material del pcb, cualquier cambio en estas características provocará cambios en la resistencia. Aquí se enumeran algunos ejemplos:

En la fuente o destino / final de la línea. La resistencia de la fuente o del receptor suele ser diferente de la resistencia de la línea.

Cambios en el ancho o la altura del material de PCB entre la línea de señal y la ruta de retorno (es decir, el espesor del cobre) o cambios en la altura y / o la constante dieléctrica.