PCB 블로그 - PCB 보드 설계에서의 순간적 신호 분석

PCB 보드의 상호 연결 및 전원 라인의 순간적 응답은 비트 오류, 타이밍 디더링 및 기타 신호 무결성 문제를 일으키는 원인입니다.순간적 신호 분석을 사용하여 완벽한 회로를 설계할 때 수행할 설계 단계를 결정할 수 있습니다.간단한 회로의 순간적 신호 분석은 수동으로 검사하고 계산할 수 있어 시간에 따라 변화하는 순간적 응답을 그릴 수 있다.더 복잡한 회로는 수동으로 분석하기 어려울 수 있습니다.대신 시역 순식간 신호 분석을 위해 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이터를 설계할 수 있습니다.올바른 설계 소프트웨어를 사용한다면 코딩 기술도 필요하지 않습니다.형식적으로, 순식간은 결합의 1 단계 선형 또는 비선형 미분 방정식 (자치 또는 비자치) 으로 작성될 수있는 회로에서 발생할 수 있습니다.순식간 응답은 여러 가지 방법으로 확인할 수 있습니다.

불변 회로에서 피드백이 없는 순간 응답은 다음 세 가지 중 하나입니다.

1) 과저항: 느린 감쇠 응답, 진동 없음

2) 임계 임피던스: 빠른 감쇠 응답, 진동 없음

3) 댐핑 부족: 댐핑 진동 응답

회로 시뮬레이션의 경우 원리도에서 순식간 신호 분석 시뮬레이션을 직접 실행할 수 있습니다.회로 동작의 두 가지 측면을 고려해야 합니다.

1) 구동 신호.이것은 순간적 응답을 일으키는 입력 전압 / 전류 수준의 변화를 정의합니다.이것은 두 신호 레벨 사이의 변화 (즉, 디지털 신호 전환), 현재 입력 신호 레벨의 하강 또는 피크 또는 구동 신호의 다른 임의의 변화와 관련될 수 있습니다.당신은 정현신호나 임의의 주기파형을 사용하여 운전하는 것을 고려할 수 있습니다.신호가 두 레벨 사이에서 전환될 때 신호의 제한된 상승 시간도 고려할 수 있습니다.

2) 초기 조건.이것은 구동 신호가 변동하거나 구동 파형이 켜졌을 때 회로의 상태를 정의합니다. 시간 t=0일 때 회로가 처음에 안정된 상태라고 가정합니다. 즉, 회로에 이전의 순간적 응답이 없습니다.초기 조건을 지정하지 않으면 전압과 전류가 t = 0이면 0이 됩니다.시뮬레이션을 실행하면 입력 신호와 출력을 덮어쓰는 출력을 얻을 수 있으며, 신호 레벨의 다른 변화가 어떻게 순간적 응답을 생성하는지 정확하게 볼 수 있습니다.디지털 신호를 전환하는 예는 다음과 같다.이 회로에서, 우리는 초기 조건을 지정하지 않았다고 가정합니다.저항이 부족하기 때문에, 전류의 순간적 응답은 심각한 과충과 하충을 나타낸다.이 솔루션은 소스에 직렬 저항을 추가하여 댐핑을 증가시키는 것입니다.더 나은 해결책은 회로에서 감전감을 줄이거나 용량을 증가시켜 응답을 댐핑 상태로 만드는 것입니다.

원리도와 배치 후의 순간적 신호 분석

출력은 레이아웃 후 시뮬레이션에서 입사파와 반사파를 비교하는 반사 파형 시뮬레이션의 출력과 유사합니다.이런 상황에서 다른 점은 PCB 보드에 기생하는 현상을 고려하지 않은 원리도를 만들고 있다는 점이다.레이아웃 후 시뮬레이션에서 기생 효과가 고려되며, 순간적 신호 분석 결과는 위의 벨을 줄이기 위해 레이아웃이나 스택에 약간의 변경을 알릴 수 있습니다.전송 케이블의 레이아웃 후 신호 무결성 시뮬레이션에서 위의 결과를 볼 수 있다면, 한 가지 해결책은 상호 연결에서 루프 감지를 줄이고 축척에 따라 용량을 줄이는 것입니다.이렇게 하면 특성 임피던스를 변경하지 않고 회로의 임피던스가 증가합니다.이것 또한 회로의 공명 주파수를 더 높은 값으로 이동하여 벨의 진폭을 낮춘다.다른 옵션은 드라이브에 대한 직렬 종료입니다.

극점 영점 분석

시간대 시뮬레이션의 또 다른 옵션은 극점 0점 분석을 사용하는 것입니다.이 기술은 회로를 라플라스 영역으로 가져와 회로의 극점과 0점을 계산합니다.이렇게 하면 회로에서 순간적 신호 응답이 어떻게 나타나는지 즉시 확인할 수 있습니다.이러한 유형의 시뮬레이션은 여전히 순식간 신호 분석에서 초기 조건을 고려할 수 있으므로 결과는 더 일반적입니다.그러나 입력 파형의 동작을 명확히 고려하지 않았기 때문에 순간적 신호의 폭을 직접 볼 수 없습니다.

순식간 신호 분석에서의 안정성과 불안정성

여기서 주의해야 할 점은 피드백을 포함하는 회로에 불안정성이 존재할 수 있다는 것이다.전형적인 회로에서, 당신은 PCB의 원리도와 배치를 검사할 것이고, 당신은 거의 항상 안정적인 순간을 만날 것이다.위의 예는 안정적인 응답을 보여줍니다.순간적인 진동에도 불구하고 신호는 결국 안정 상태로 감쇠합니다.강한 피드백을 가진 회로에서는 순간적 진동이 불안정해지고 시간이 지남에 따라 증가할 수 있습니다.증폭기는 강한 피드백이 존재하는 상황에서 열파동이나 강한 저항성 응답이 증폭기의 응답을 불안정하고 포화시킬 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다.포화된 비선형 시 불변 회로는 결국 이런 불안정한 진폭을 일정한 수준으로 안정시킬 것이다.순식간 신호 분석에서 시역에서의 불안정성을 쉽게 발견할 수 있다;이것은 저항력이 부족한 상태에서 출력의 지수가 증가함에 따라 나타날 것이다.0점 분석에서 실제 부품은 PCB 보드에서 양수입니다.