Blogue PCB - Analyse des signaux transitoires dans la conception des PCB

Interconnexion et réponse transitoire des lignes électriques PCB board Est une cause d'erreur, Jitter chronométré, Et d'autres problèmes d'intégrité des signaux. Vous pouvez utiliser l'analyse des signaux transitoires pour déterminer les étapes de conception à suivre lors de la conception d'un circuit parfait. L'analyse du signal transitoire dans un circuit simple peut être vérifiée et calculée manuellement, Permet de tracer la réponse transitoire au fil du temps. Les circuits plus complexes peuvent être difficiles à analyser manuellement. Au contraire., Vous pouvez utiliser le simulateur pour l'analyse des signaux transitoires dans le domaine temporel pendant la conception du simulateur. Si vous utilisez le bon logiciel de conception, vous n'avez même pas besoin de compétences en codage. Officiellement, 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 réponse transitoire peut être déterminée de plusieurs façons.

La réponse transitoire sans rétroaction dans un circuit invariant dans le temps peut être divisée en trois cas:

Sur - amortissement: la réponse diminue lentement sans oscillation

Amortissement critique: réponse d'atténuation rapide, sans oscillation

Amortissement insuffisant: amortissement de la réponse oscillatoire

Pour la simulation de circuit, l'analyse et la simulation du signal transitoire peuvent être effectuées directement à partir du schéma. Pour ce faire, il faut tenir compte de deux aspects du comportement du circuit:

Signal d'entraînement. Ceci définit la variation du niveau de tension / courant d'entrée qui provoque une réponse transitoire. Il peut s'agir d'un changement entre deux niveaux de signal (c. - à - D. la commutation d'un signal numérique), d'une chute ou d'un pic du niveau actuel du signal d'entrée, ou de tout autre changement dans le signal d'entraînement. Vous pouvez envisager de conduire avec un signal sinusoïdal ou n'importe quelle forme d'onde périodique. Vous pouvez également tenir compte du temps de montée limité du signal lorsqu'il passe d'un niveau à l'autre.

Conditions initiales. Ceci définit l'état du circuit lorsque le signal d'entraînement fluctue ou que la forme d'onde d'entraînement est ouverte. On suppose que le circuit est initialement à l'état d'équilibre au temps t = 0 (c. - à - D. qu'il n'y a pas de réponse transitoire précédente dans le circuit). Si aucune condition initiale n'est spécifiée, on suppose que la tension et le courant sont nuls à t = 0. Après l'exécution de la simulation, on obtient une sortie qui couvre à la fois le signal d'entrée et la sortie, ce qui vous permet de voir exactement comment les différents changements dans le niveau du signal produisent une réponse transitoire. Un exemple de commutation d'un signal numérique est présenté ci - dessous. Dans ce circuit, nous supposons qu'aucune condition initiale n'est spécifiée. En raison d'un amortissement insuffisant, la réponse transitoire du courant présente une forte surtension et une sous - impulsion. Une solution ici est d'ajouter une résistance en série à la source pour augmenter l'amortissement. Une meilleure solution est de réduire l'inductance dans le circuit ou d'augmenter la capacité de sorte que la réponse entre dans l'état d'amortissement.

Analyse des signaux transitoires après schéma et disposition

La sortie est similaire à celle de la simulation de forme d'onde réfléchie, où les ondes incidentes et réfléchies sont comparées dans la simulation post - mise en page. Dans ce cas, la différence est que nous concevons un schéma qui ne tient pas compte des effets parasites dans les PCB. Dans la simulation post - mise en page, compte tenu de l'effet parasitaire, les résultats de l'analyse des signaux transitoires peuvent vous informer d'apporter des changements à la mise en page ou à la pile afin de réduire les sonneries ci - dessus. Si les résultats ci - dessus sont vus dans la simulation de l'intégrité du signal après la disposition de la ligne de transmission, une solution consiste à réduire l'inductance de la boucle et la capacité dans l'interconnexion. Cela augmente l'amortissement du circuit sans modifier l'impédance caractéristique. Cela déplace également la fréquence de résonance dans le circuit à une valeur plus élevée, réduisant ainsi l'amplitude de la cloche. Une autre option est de se terminer en série au lecteur.

Analyse du pôle zéro

Une autre méthode de simulation du Domaine temporel est l'analyse des pôles zéro. Cette technique introduit le circuit dans le domaine laplacien et calcule les pôles et les zéros du circuit. Cela vous permet de voir immédiatement le comportement du signal transitoire en réponse dans le circuit. Il est à noter que cette simulation peut encore tenir compte des conditions initiales dans l'analyse des signaux transitoires, de sorte que les résultats sont plus généraux. Cependant, vous ne pouvez pas voir directement l'amplitude du signal transitoire parce que vous ne considérez pas explicitement le comportement de la forme d'onde d'entrée.

Stabilité et instabilité dans l'analyse des signaux transitoires

Il convient de noter ici qu'il peut y avoir instabilité dans le circuit contenant la rétroaction.. Dans un circuit typique, Vous vérifierez le schéma et la disposition des PCB, Vous rencontrez presque toujours des transitoires stables. L'exemple ci - dessus montre une réponse stable. Malgré les oscillations transitoires, Le signal s'atténue finalement à l'état d'équilibre. Dans un circuit avec une forte rétroaction, Les oscillations transitoires deviennent instables et augmentent avec le temps. L'amplificateur est un cas bien connu où, en présence d'une forte rétroaction, une onde thermique ou une forte réponse sous - amortie peut rendre la réponse de l'amplificateur instable et saturée.. Un circuit invariant dans le temps saturé non linéaire force finalement l'amplitude instable à se stabiliser à un niveau constant. Analyse des signaux transitoires, Vous pouvez facilement détecter l'instabilité dans le domaine temporel; Cela se produira dans un état sous - humide avec une augmentation exponentielle de la sortie. Dans l'analyse du pôle zéro, La vraie partie est positive PCB board.