PCB Tecnico - Reflow del circuito stampato e relativi calcoli

Per un carico puramente resistivo, la corrente trasversale è proporzionale a dI/dt=dV /(T¬10%-90%*R). Nella formula, dI/dt (tasso di variazione della corrente), dV (oscillazione della sorgente di interferenza) e R (carico della sorgente di interferenza) si riferiscono tutti ai parametri della sorgente di interferenza (se si tratta di un carico capacitivo, dI/dt è lo stesso di T¬ 10 Il quadrato di%-90% è inversamente proporzionale). Si può vedere dalla formula che il segnale a bassa frequenza del PCB non è necessariamente più piccolo del crosstalk del segnale ad alta velocità. Vale a dire: il segnale 1KHz non è necessariamente un segnale a bassa velocità, dobbiamo considerare la situazione del bordo in modo completo. Per un segnale con un bordo ripido, contiene molte componenti armoniche e ha una grande ampiezza ad ogni punto di moltiplicazione di frequenza. Pertanto, prestare attenzione quando si scelgono i dispositivi PCB. Non scegliere ciecamente chip con velocità di commutazione elevate, che non solo aumenteranno i costi, ma aumenteranno anche i problemi di crosstalk e EMC.

Qualsiasi piano di potenza adiacente o altro piano, purché vi sia un condensatore adatto ad entrambe le estremità del segnale per fornire un percorso a bassa reattività al GND, allora questo piano può essere utilizzato come piano di ritorno per questo segnale. Nelle applicazioni normali, il corrispondente alimentatore IO chip è spesso lo stesso per la ricezione e l'invio e ci sono generalmente condensatori di disaccoppiamento 0.01-0.1uF tra ogni alimentatore e terra e questi condensatori sono anche alle due estremità del segnale, quindi l'effetto di riflusso del piano di potenza è secondo solo al piano di terra. Tuttavia, se altri piani di potenza sono utilizzati per il flusso di ritorno, spesso non c'è un percorso di bassa reattività al suolo ad entrambe le estremità del segnale. In questo modo, la corrente indotta nel piano adiacente troverà la capacità più vicina e tornerà a terra. Se il "condensatore più vicino" è lontano dall'inizio o dalla fine, il ritorno dovrà percorrere una lunga distanza per formare un percorso di ritorno completo, e questo percorso è anche un percorso di ritorno per i segnali adiacenti, e questo stesso flusso di ritorno L'effetto dell'interferenza stradale e comune del terreno è lo stesso, che è equivalente alla conversazione incrociata tra i segnali.

Per alcune inevitabili divisioni di alimentazione incrociata, un filtro passa-alto (come un condensatore con stringa di resistenza 680p da 10 ohm) formato da un condensatore o connessione serie RC (come un condensatore con stringa di resistenza 680p da 10 ohm) può essere collegato attraverso la divisione. Il valore specifico dipende dal tipo di segnale. Per fornire un percorso di ritorno ad alta frequenza, ma anche per isolare il crosstalk a bassa frequenza tra i piani reciproci). Questo può comportare il problema di aggiungere condensatori tra i piani di potenza, che sembra un po 'divertente, ma è sicuramente efficace. Se alcune specifiche non lo consentono, è possibile portare condensatori a terra sui due piani della divisione.

Nel caso di prendere in prestito altri piani per il flusso di ritorno, è meglio aggiungere alcuni piccoli condensatori a terra ad entrambe le estremità del segnale per fornire un percorso di ritorno. Ma questo approccio è spesso difficile da raggiungere. Perché la maggior parte dello spazio superficiale vicino al terminale è occupato dalla resistenza corrispondente e dal condensatore di disaccoppiamento del chip.

Il rumore di ritorno è una delle principali fonti di rumore sul piano di riferimento. Pertanto, è necessario studiare il percorso e l'intervallo di flusso della corrente di ritorno.

Conoscenza teorica del percorso di riflusso PCB.

È un circuito nella scheda stampata PCB e c'è corrente attraverso il cavo. Di solito, vediamo solo i fili utilizzati per trasmettere i segnali sulla superficie, dall'estremità motrice all'estremità ricevente. Infatti, la corrente può scorrere solo sul loop. La linea di trasmissione è ciò che possiamo vedere e il percorso di ritorno della corrente è solitamente invisibile. Di solito fluiscono indietro per mezzo del piano di terra e del piano di potenza. Poiché non c'è circuito fisico, il percorso del ciclo diventa difficile da stimare, ed è difficile controllarli.

Ogni cavo sul PCB e il suo loop formano un loop corrente. Secondo il principio della radiazione elettromagnetica, quando una corrente improvvisa scorre attraverso l'anello del cavo nel circuito, genererà un campo elettromagnetico nello spazio e influenzerà altri fili. In generale, al fine di ridurre l'influenza della radiazione, dovremmo prima comprendere i principi fondamentali della radiazione e i parametri relativi all'intensità della radiazione.

Radiazione differenziale su scheda stampata PCB

Questi loop sono equivalenti a piccole antenne funzionanti, irradiando campi magnetici nello spazio. Usiamo la radiazione generata da una piccola antenna ad anello per simularla. Impostare un piccolo loop con corrente I e un'area S. La forza del campo elettrico misurata nel campo lontano di r nello spazio libero è:

Campo elettrico (V/m)

fâ•â€•Frequenza ()

Sâ•â€•Area ()

Iâ•â€•Corrente (A)

râ•â€•distanza (m)

――Misura l'angolo tra l'antenna e il piano di radiazione ()

È adatto per piccoli loop posti in spazio libero e nessuna riflessione sulla superficie. Infatti, i nostri prodotti vengono realizzati a terra invece di spazio libero. La radiazione è proporzionale alla corrente del ciclo e all'area del ciclo ed è proporzionale al quadrato della frequenza corrente.

Il percorso della corrente di ritorno nel PCB stampato è strettamente correlato alla frequenza della corrente. Secondo le conoscenze di base del circuito, corrente continua o bassa frequenza scorre sempre nella direzione di minore impedenza; La corrente ad alta frequenza scorre sempre nella direzione della minore reattività induttiva con una certa resistenza.

Se l'influenza dei fori e delle trincee formati sul piano di rame dai vias non è presa in considerazione, il percorso con la minore impedenza, cioè il percorso della corrente a bassa frequenza, è composto da linee di arco sul piano di rame a terra, e la corrente su ogni arco La densità di è correlata alla resistività su questo arco.

Percorso corrente ad alta frequenza sul piano di rame PCB

Per le linee di trasmissione, il percorso di ritorno con la più piccola induttanza, cioè il percorso di ritorno della corrente ad alta frequenza, si trova sul piano rivestito di rame direttamente sotto il cablaggio del segnale. Questo percorso di ritorno minimizza l'area spaziale racchiusa dall'intero ciclo, il che rende questo L'antenna loop formata dal segnale ha la più piccola intensità del campo magnetico (o capacità di ricevere radiazioni spaziali) irradiata nello spazio.

Per un cablaggio relativamente lungo e dritto, può essere considerato come una linea di trasmissione ideale. La corrente di ritorno del segnale che scorre su di esso è un'area a forma di banda con il cablaggio del segnale come asse centrale. Più lunga è la distanza dall'asse centrale del cablaggio del segnale, minore è la densità di corrente.

È la corrente del segnale originale, l'unità è "A, ampere";

È la distanza tra il cablaggio del segnale e il piano di rame, l'unità è "in., pollici";

È la distanza verticale dal punto sul piano di rame alla linea del segnale, l'unità è "in., pollice";

È la densità di corrente a questo punto, l'unità è "A/in., ampere per pollice".

Distribuzione della densità della corrente di ritorno della linea di trasmissione PCB

Elenca la percentuale della corrente di ritorno che scorre attraverso la regione a forma di cinghia centrata sul centro della linea di trasmissione e la larghezza è.

Assumendo pollici, la corrente che ritorna attraverso l'area 0,035 pollici di distanza dalla linea di trasmissione rappresenta solo il 13% di tutta la corrente di ritorno e la distribuzione specifica su un lato della linea di trasmissione è solo il 6,5% e la densità è molto piccola. Così può essere ignorato.

Riassumendo:

1. Quando c'è un piano rivestito di rame continuo, denso e completo sotto il cablaggio del segnale PCB, l'interferenza acustica della corrente di ritorno del segnale al piano rivestito di rame è locale. Pertanto, fintanto che viene seguito il principio di localizzazione del layout e del cablaggio, cioè, la distanza tra le linee di segnale digitali, i dispositivi digitali e le linee di segnale analogiche e i dispositivi analogici è artificialmente estesa in una certa misura, il che può ridurre notevolmente l'impatto della corrente di ritorno del segnale digitale sui circuiti analogici. interferenza.

2. La corrente di ritorno transitoria ad alta frequenza ritorna al terminale di azionamento tramite il piano (piano di terra o piano di potenza) adiacente alla traccia del segnale. Il carico terminale della traccia del segnale del conducente è collegato attraverso la traccia del segnale e il piano (piano di terra o piano di potenza) immediatamente adiacente alla traccia del segnale.

3. Più grande è l'area circostante del potere e dei fili di terra sulla scheda stampata PCB, maggiore è la loro energia di radiazione. Pertanto, controllando il percorso di ritorno, possiamo ridurre al minimo l'area circostante e controllare il grado di radiazione.