PCB Tecnico - Circa l'effetto ad alta velocità della linea di trasmissione PCB

Secondo il modello della linea di trasmissione, per riassumere, la linea di trasmissione porterà i seguenti effetti all'intera progettazione del circuito PCB ad alta velocità.

5.1 Segnale riflesso

Se una traccia non è terminata correttamente (corrispondenza terminale), l'impulso del segnale dall'estremità motrice viene riflesso all'estremità ricevente, causando effetti inaspettati e distorcendo il profilo del segnale. Quando la distorsione è molto significativa, può causare una varietà di errori e causare errori di progettazione. Allo stesso tempo, aumenta la suscettibilità del segnale distorto al rumore, che può anche causare guasti di progettazione. Se la situazione di cui sopra non è considerata sufficiente, EMI aumenterà significativamente, il che non solo influenzerà i risultati della propria progettazione, ma causerà anche il guasto dell'intero sistema. Le ragioni principali dei segnali riflessi sono: tracce troppo lunghe; linee di trasmissione che non sono terminate da corrispondenza, capacità o induttanza eccessiva e disallineamento di impedenza.

5.2 Errori di ritardo e tempistica

Il ritardo del segnale e gli errori di temporizzazione si manifestano come: il segnale non salta per un periodo di tempo in cui il segnale cambia tra le soglie alte e basse del livello logico. Un ritardo eccessivo del segnale può causare errori di temporizzazione e confusione delle funzioni del dispositivo.

I problemi di solito sorgono quando ci sono più ricevitori. Il progettista del circuito PCB deve determinare il ritardo di tempo peggiore per garantire la correttezza della progettazione. Il motivo del ritardo del segnale: il driver è sovraccarico e il cablaggio è troppo lungo.

5.3 Errore multiplo di superamento della soglia di livello logico

Il segnale può superare la soglia del livello logico molte volte durante il processo di transizione, causando questo tipo di errore. L'errore di attraversare la soglia del livello logico più volte è una forma speciale di oscillazione del segnale, cioè, l'oscillazione del segnale avviene vicino alla soglia del livello logico e attraversare la soglia del livello logico più volte causerà il disturbo della funzione logica. Cause dei segnali riflessi: tracce lunghe, linee di trasmissione non definite, capacità o induttanza eccessiva e disallineamento di impedenza.

5.4 Sovraccarico e sottotiro

Overshoot e undershoot provengono da due motivi: la traccia è troppo lunga o il segnale cambia troppo velocemente. Sebbene la maggior parte delle estremità riceventi dei componenti sia protetta da diodi di protezione in ingresso, a volte questi livelli di overshoot supereranno di gran lunga la gamma di tensione di alimentazione dei componenti e danneggeranno i componenti.

5.5 Conversazione incrociata

Il crosstalk si manifesta come quando un segnale passa attraverso una linea di segnale, il segnale pertinente sarà indotto sulla linea di segnale adiacente ad esso sulla scheda PCB. Lo chiamiamo crosstalk. Più la linea del segnale è vicina al suolo, maggiore è la spaziatura della linea e minore è il segnale crosstalk generato. I segnali asincroni e i segnali di clock sono più inclini al crosstalk. Pertanto, il metodo di rimozione del crosstalk è quello di rimuovere il segnale crosstalk o schermare il segnale che è seriamente interferito.

5.6 Radiazioni elettromagnetiche

EMI (Electro-Magnetic Interference) si riferisce all'interferenza elettromagnetica. I problemi causati includono l'eccessiva radiazione elettromagnetica e la suscettibilità alle radiazioni elettromagnetiche. EMI si manifesta nel fatto che quando un sistema digitale è acceso, irradia onde elettromagnetiche nell'ambiente circostante, interferendo così con il normale funzionamento delle apparecchiature elettroniche nell'ambiente circostante. La ragione principale è che la frequenza di funzionamento del circuito è troppo alta e il layout è irragionevole. Esistono strumenti software per la simulazione EMI, ma i simulatori EMI sono molto costosi ed è difficile impostare parametri di simulazione e condizioni di confine, che influenzeranno direttamente l'accuratezza e la praticabilità dei risultati della simulazione. Il metodo più comune è quello di applicare varie regole di progettazione per controllare EMI in ogni aspetto della progettazione e realizzare l'azionamento e il controllo delle regole in ogni aspetto della progettazione PCB.