PCB Tecnico - Perché non dovrebbero esserci angoli taglienti e retti quando i circuiti stampati sono instradati

Radiofrequenza, circuito digitale dei circuiti stampati ad alta velocità: proibire gli angoli acuti, cercare di evitare gli angoli retti. Se si tratta di una linea di radiofrequenza, se l'angolo è ad angolo retto, ci saranno discontinuità e discontinuità porteranno facilmente alla generazione di modalità di ordine elevato, che influenzeranno le prestazioni di radiazione e conduzione. Se la linea del segnale RF funziona ad un angolo retto, la larghezza effettiva della linea all'angolo aumenterà e l'impedenza sarà discontinua, causando la riflessione del segnale. Per ridurre la discontinuità, per affrontare gli angoli, ci sono due metodi: smussatura e arrotondamento. Il raggio dell'angolo dell'arco dovrebbe essere abbastanza grande, in generale, per garantire: R>3W.

Il cablaggio ad angolo retto è generalmente una situazione che deve essere evitata il più possibile nel cablaggio. È quasi diventato uno degli standard per misurare la qualità del cablaggio. Quindi, quanta influenza avrà il cablaggio ad angolo retto sulla trasmissione del segnale? In linea di principio, il cablaggio acuto e ad angolo retto cambierà la larghezza della linea della trasmissione e causerà discontinuità nell'impedenza. I cambiamenti di larghezza della linea causano cambiamenti di impedenza e quando cambia la larghezza equivalente della traccia, causerà la riflessione del segnale. Possiamo vedere che quando stiamo instradando, se la larghezza della linea cambia, l'impedenza della traccia cambierà. Linea di microstrip, che consiste di un filo di nastro e un piano di terra, con un dielettrico nel mezzo. Se la costante dielettrica del dielettrico, la larghezza della linea e la distanza dal piano di terra sono controllabili, allora anche la sua impedenza caratteristica è controllabile e il suo grado sarà entro ±5%. Una stripline è un nastro di rame posto al centro di un dielettrico tra due piani conduttivi. Se lo spessore e la larghezza della linea, la costante dielettrica del mezzo e la distanza tra i due piani di terra sono controllabili, anche l'impedenza caratteristica della linea è controllabile e l'accuratezza è entro il 10%. La discontinuità nell'impedenza rifletterà la differenza acuta dell'angolo, angoli retti secondo, angoli ottusi di nuovo, angoli arrotondati di nuovo, linee rette. Quando il driver invia un segnale nella linea di trasmissione, l'ampiezza del segnale dipende dalla tensione, dalla resistenza interna del buffer e dall'impedenza della linea di trasmissione. La tensione iniziale vista all'estremità del driver è determinata dalla divisione di tensione della resistenza interna e dall'impedenza della linea.

Coefficiente di riflessione, dove -1âÏâ¤1Non si verifica alcuna riflessione quando ρ=0Quando ρ=1 (Z 2 =∞;, circuito aperto), si verifica una riflessione regolare totale Quando ρ=-1 (Z 2 =0, cortocircuito), si verifica una riflessione negativa totale La tensione iniziale è la tensione sorgente Vs (2V) divisa per Z (25 ohm) e l'impedenza della linea di trasmissione (50 ohm). La riflettività successiva di Vinitial=1.33V è calcolata secondo la formula del coefficiente di riflessione. La riflettività dell'estremità della sorgente è calcolata in base all'impedenza dell'estremità della sorgente (25 ohm) e all'impedenza della linea di trasmissione (50 ohm) secondo la formula del coefficiente di riflessione. È -0,33; Secondo l'impedenza terminale (infinito) e l'impedenza della linea di trasmissione (50 ohm), è calcolata come 1 secondo la formula del coefficiente di riflessione; otteniamo questa forma d'onda sovrapponendo la forma d'onda iniziale dell'impulso secondo l'ampiezza e il ritardo di ogni riflessione, motivo per cui, il disallineamento di impedenza è la causa di scarsa integrità del segnale. A causa dell'esistenza di connessioni, perni del dispositivo, variazioni di larghezza della traccia, curve di traccia e vias, l'impedenza deve essere cambiata. Quindi la riflessione è inevitabile.

C'è qualche motivo oltre alla riflessione? L'influenza del percorso ad angolo retto sul segnale si riflette principalmente in tre aspetti.1. L'angolo può essere equivalente al carico capacitivo sulla linea di trasmissione, che rallenta il tempo di salita; 2. l'impedenza discontinua causerà la riflessione del segnale; 3. È EMI generato ad angoli retti.4. C'è un altro detto: gli angoli acuti causano residui di corrosione nel processo di produzione, che non è facile da elaborare. Non dovrebbe essere difficile per l'attuale tecnologia di trasformazione e non dovrebbe essere usato come motivo. La capacità parassitaria causata dall'angolo retto della linea di trasmissione può essere calcolata con la seguente formula empirica: C=61W(Er)1/2/Z0 Nella formula precedente, C si riferisce alla capacità equivalente dell'angolo (unità: pF), e W si riferisce alla camminata La larghezza della linea (unità: inch), εr si riferisce alla costante dielettrica del mezzo, e Z0 è l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione. Ad esempio, per una linea di trasmissione 4Mils 50 ohm (εr è 4,3), la capacità portata da un angolo retto è di circa 0,0101pF, e quindi il cambiamento del tempo di salita causato da questo può essere stimato: T10-90%=2,2* C*Z0/2 = 2,2*0,0101*50/2 = 0,556ps. Si può vedere dal calcolo che l'effetto di capacità portato dalla traccia ad angolo retto è estremamente piccolo. Man mano che la larghezza della linea della traccia ad angolo retto aumenta, l'impedenza diminuisce, quindi si verificherà un certo fenomeno di riflessione del segnale. Possiamo calcolare l'impedenza equivalente dopo che la larghezza della linea aumenta secondo la formula di calcolo dell'impedenza menzionata nel capitolo della linea di trasmissione, e quindi calcolare il coefficiente di riflessione secondo la formula empirica: ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0). Generalmente, il cambiamento di impedenza causato dal cablaggio ad angolo retto è compreso tra il 7% -20%, quindi il coefficiente di riflessione è di circa 0,1. Inoltre, come si può vedere dalla figura sottostante, l'impedenza della linea di trasmissione cambia entro un lungo periodo di W/2, per poi tornare alla normale impedenza dopo W/2. L'intero cambiamento di impedenza è estremamente breve, spesso all'interno di 10pcs. Tali cambiamenti veloci e piccoli sono quasi trascurabili per la trasmissione generale del segnale. Molte persone hanno questa comprensione del percorso ad angolo retto e pensano che sia facile trasmettere o ricevere onde elettromagnetiche e generare EMI. Questo è diventato uno dei motivi per cui molte persone pensano che il percorso ad angolo retto non possa essere fatto. Tuttavia, molti risultati reali mostrano che le tracce ad angolo retto non produrranno EMI evidenti rispetto alle linee rette. Forse le prestazioni attuali dello strumento e il livello di prova limitano la testabilità, ma almeno illustra un problema. La radiazione del cablaggio ad angolo retto è già più piccola dell'errore di misurazione dello strumento stesso. In generale, il percorso ad angolo retto non è così terribile come immaginavo. Almeno nell'applicazione dei circuiti non RF e ad alta velocità del circuito stampato, eventuali effetti quali capacità, riflessione, EMI, ecc. prodotti da esso sono difficilmente riflessi nella prova TDR. Gli ingegneri di progettazione del circuito stampato ad alta velocità dovrebbero ancora concentrarsi sul layout, sulla progettazione di potenza/terra, sulla progettazione di cablaggio, sui vias e su altri aspetti. Naturalmente, anche se l'impatto del cablaggio ad angolo retto non è molto grave, non significa che possiamo utilizzare il cablaggio ad angolo retto in futuro. L'attenzione al dettaglio è la qualità di base che ogni ingegnere deve avere. Inoltre, con il rapido sviluppo dei circuiti digitali, ingegneri PCB Anche la frequenza del segnale elaborato continuerà ad aumentare. Nel campo della progettazione RF superiore a 10GHz, questi piccoli angoli retti possono diventare il fulcro dei problemi dei circuiti stampati ad alta velocità