PCB技術 - PCB設計インピーダンスが連続できないとき

クロストークを抑える方法 PCB設計 何をするとき PCB設計 impedance cannot be continuous

PCB設計におけるクロストークの抑制法

変化した信号（ステップ信号など）はAからBまで伝送路に沿って伝搬する。一旦変更された信号が終了すると、すなわち、信号が安定したDCレベルに戻ると、結合された信号は存在しないので、クロストークは、信号遷移のプロセスにおいてのみ発生し、信号エッジの変化（変換速度）が速いほど、クロストークが発生する。

空間に結合された電磁場は無数の結合コンデンサと結合インダクタンスの集合として抽出することができる。結合コンデンサにより生成されるクロストーク信号は、犠牲者ネットワーク上の順方向クロストークおよび逆クロストークSCに分割されることができる。これらの2つの信号は、同じ極性を有するインダクタンスによって発生したクロストーク信号も、順クロストーク及び逆クロストークSLに分割され、これらの2つの信号は逆極性を有する。

結合インダクタンスおよびキャパシタンスによって生成される順方向クロストークおよび逆クロストークは、同時に存在し、大きさがほぼ等しい。このようにして、被害者ネットワーク上の順方向クロストーク信号は、逆極性のために互いに相殺し、逆クロストーク極性は同じであり、重ね合わせは強化される。クロストーク解析のモードは、通常、デフォルトモード、3状態モードおよび最悪ケースモード解析を含む。

デフォルトモードは、実際にクロストークをテストする方法に類似しており、すなわち、違反ネットワークドライバはフリップ信号によって駆動され、被害者ネットワークドライバは初期状態（ハイレベルまたは低レベル）を維持し、クロストーク値を計算する。この方法は一方向信号のクロストーク解析に有効である。トライステートモードは、オフセットネットワークのドライバがフリップ信号によって駆動され、犠牲者ネットワークのトライステート端子がクロストークの大きさを検出するためにハイインピーダンス状態に設定されていることを意味する。この方法は双方向または複雑なトポロジーネットワークに対して有効である。最悪ケース解析は、初期状態で犠牲者ネットワークのドライバを維持することに言及します、そして、シミュレータは各々の犠牲者ネットワークにすべてのデフォルト侵害ネットワークのクロストークの合計を計算します。

この方法は一般に，個々のキーネットワークを解析するだけである。なぜなら，計算されるにはあまりにも多くの組み合わせがあり，シミュレーション速度は比較的遅い。

PCB設計においてインピーダンスが連続的ではない箇所が常に存在する。どうすればいいですか。

誰でも、インピーダンスが連続しなければならないということを知っています。しかし、Luo Yonghaoが言ったように、「あなたがあなたの人生でスツールを踏むとき、いつも、いつもあります」と、インピーダンスがPCB設計で連続的でありえない時が、常にあります。どうやって？

特性インピーダンス：「特性インピーダンス」としても知られて、それはDC抵抗でありません。高周波数領域では、信号エッジが到来する信号伝送中に、信号線と基準面（電源またはグランドプレーン）との間に電界の発生により瞬時電流が発生する。

伝送線路が等方性であるならば、信号が伝送される限り、電流Iが常にある、そして、シグナルの出力電圧がVである場合、伝送線はシグナル伝送の間の抵抗に等しい。

信号伝送の過程で、伝送路上の特性インピーダンスが変化すると、インピーダンスが不連続なノードで信号が反射される。

PCBの特性インピーダンスに影響する要因は誘電率，誘電体厚さ，線幅，銅箔厚さである。

勾配線

いくつかのRFデバイスパッケージは小さく、SMDパッド幅は12ミルと同じくらい小さく、RF信号線幅は50ミリメートル以上に達することができる。勾配線を使用し、線幅の変異を禁止します。

［2］角

RF信号線が直角に動く場合、コーナーの実効線幅は増加する。そして、インピーダンスは不連続である。そして、シグナル反射を引き起こす。不連続性を減らすためにコーナーに対処するために，面取りと丸めの2つの方法がある。アーク角の半径は、一般的にはR＞3 Wを確保するために十分大きくなければならない。

三寸三厘

50オームマイクロストリップライン上に大きなパッドがある場合、大きなパッドは、マイクロストリップラインの特性インピーダンス連続性を破壊する分布キャパシタンスに相当する。つの方法を同時に改善するために行うことができます：最初に、マイクロストリップライン誘電体を厚くし、第二に、パッドの下に接地面を空洞化し、パッドの分布容量を減らすことができます。

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ビアは、回路基板の頂部と底部との間の貫通孔の外側にメッキされた金属円筒である。信号ビアは、異なる層に送電線を接続します。ビアスタブはビアの未使用部分です。ビアパッドは、ビアを上部または内部伝送ラインに接続するリング状のスペーサである。絶縁ディスクは、電源およびグラウンドプレーンに短絡を予防するために各々の電源またはグランドプレーンの環状のギャップである。

ビアの寄生パラメータ

厳密な物理理論導出と近似解析の後、図1に示すように、ビアの等価回路モデルは、インダクタの両端に直列接続された接地コンデンサであり得る。

ビアの等価回路モデル

ビア自身が接地に寄生容量を有する等価回路モデルから分かる. ビアアンチパッドの直径はD 2であると仮定する, ビアパッドの直径はD 1である, 厚さ PCBボード はTですか, 基板基板の誘電率は, then the parasitic capacitance of the via is approximately:

The parasitic capacitance of the via can cause the signal rise time to be prolonged and the transmission speed to slow down, これにより信号品質が劣化する. 同様に, VIAは寄生インダクタンスも有する. イン 高速ディジタルPCB, 寄生インダクタンスに起因する危害は、寄生容量よりもしばしば大きい.

その寄生直列インダクタンスはバイパスコンデンサの貢献を弱める。そして、それによって、全体の電力系統のフィルタリング効果を弱める。Lはビアのインダクタンス、Hはビアの長さ、Dは中心孔の直径であるとする。ビアの近似的な寄生インダクタンスは以下のようになる。

viasはrfチャネル上のインピーダンス不連続性を引き起こす重要な因子の一つである。信号周波数が1 GHzより大きい場合、ビアの影響を考慮する必要がある。

ビアインピーダンスの不連続性を低減する一般的方法は、ディスクレスプロセスを採用し、アウトレット方法を選択し、アンチパッドの直径を最適化することを含む。アンチパッド直径を最適化することは、インピーダンス不連続性を減少させる最も一般的に使用される方法の1つである。ビアの特性は開口，パッド，反パッド，積層構造，配線法などの構造寸法に関連しているため，hfssとオプチメトリックは各設計中の特定の状況に応じて最適化シミュレーションに使用することが望ましい。

パラメトリックモデルを用いる場合，モデリングプロセスは簡単である。レビューの間、PCBデザイナーは、対応するシミュレーション・ドキュメントを提供することを必要とする。

ビアの直径、パッドの直径、深さ、および反パッドはすべて変化をもたらす。そして、インピーダンス不連続、反射および挿入損失重大度に結果としてなる。

透角5□透孔同軸コネクタ

ビア構造と同様に、貫通孔同軸コネクタもインピーダンス不連続性を有するので、溶液はビアと同じである。スルーホール同軸コネクタのインピーダンス不連続性を低減するために一般的に使用される方法もまた、ディスクレスプロセス、適切なアウトレット方法を採用し、アンチパッドの直径を最適化することである。