PCB 기술 - PCB 설계의 대역폭 설계 기술 이해

이 문서는 인쇄 전자 제품과 인쇄 회로 기판을 다룹니다.나는 PCB 디자인의 대역폭 설계 기술을 얻었고, 후에 같은 원리를 인쇄 전자 제품의 디자인에 응용했다.이 기사에서는 대역폭에 대한 이해와 PCB 및 인쇄 전자 제품에 적용하는 방법에 대해 설명합니다.

시역에서 주파수 영역으로의 부립엽 변환을 통해 신호를 계산할 때 신호는 몇 개의 주파수 분량을 포함할 수 있다.시역 신호는 모든 포함된 주파수 분량의 합계이며, 신호의 모양은 각 개별 주파수의 전력 레벨에 달려 있다.디지털 신호에는 DC 컴포넌트가 포함되며 주파수가 증가함에 따라 강도가 감소하는 강도가 낮은 AC 컴포넌트가 많이 있습니다.더 빠른 신호는 더 높은 주파수 분량을 의미한다.이러한 교류 주파수 중 하나는 모두 매우 좁은 주파수 대역, 즉 단주파 정현파 신호이다.따라서 디지털 신호는 DC 신호에 많은 양의 정현파 신호를 더한 합계입니다.순수 AC 신호는 직류 컴포넌트를 포함하지 않기 때문에 정현파와 같은 좁은 대역일 수 있습니다.

신호 정보는 주파수 범위의 어느 한 곳에 위치하며 이 정보에 필요한 모든 주파수 분량은 대역폭을 결정합니다.대역폭 이외의 주파수는 불필요하며 신호에 대한 추가 정보를 가지고 있지 않기 때문에 필터링을 통해 거부될 수 있습니다.

대역폭은 통신 번호의 작업 영역으로 간주될 수 있으며 정보를 잃지 않으며 신호의 전기 경로 (즉, 라우팅) 나 부하에도 필요합니다.그리고 그에 상응하여 전자설비를 설계하여 가장 좋은 상황에서 신호가 흔적선에 입력될 때 변하지 않는다.신호 속도가 이력선이나 필터의 대역폭보다 높으면 신호가 수정되며 일반적으로 일부 주파수 컴포넌트가 필터링됩니다.추적 자체에는 대역폭 제한이 있습니다.

신호의 대역폭은 신호 상승 시간 (10~90%) 에 따라 결정되며 다음과 같은 경험칙으로 표시할 수 있다.

대역폭 = 0.35/tr(1)

신호 주파수는 상승 시간 요구만큼 중요하지 않다. 단지 신호가 다르기 때문이다.신호 주파수가 완전히 같아도 디지털 신호(50% 점유비)와 PWM 신호(10~90% 점유비)의 상승과 하강 시간 요구가 다르다.PWM 신호에서 신호의'켜짐'상태가'꺼짐'상태(90%)보다 짧을 때(공중 비율 10%) 더 긴'오픈'상태 펄스 Much보다 상승 시간이 빨라야 한다는 의미다.물론 신호 주파수도 중요하다. 주파수가 높을수록 상승 시간이 빠르기 때문이다. 이 대역폭 경험칙은 내가 신호 대역폭 관련 임무를 설계하는 첫 번째 도구이다.오래전에 대학의 한 전자 디자인 강사로부터 그것을 배웠고 그 이후로 디자인에서 여러 번 사용했습니다.

RC 필터 저항을 신호 드라이브의 출력 저항과 거의 동일하게 선택한 경우 -3dB 마감 주파수를 계산할 때도 출력 저항을 고려해야 합니다.

대역폭은 -3dB 마감 주파수와 같은 것으로 간주될 수 있습니다.마감 주파수는 현재 주파수가 원래 전력 레벨의 절반으로 감쇠되었음을 의미합니다.다른 필터를 사용할 수도 있습니다.최고의 PCB 스택 설계를 통해 인터럽트를 최소화하는 것은 의미가 있지만, 필터는 인터럽트를 최소화하는 또 다른 도구를 제공합니다. RC 필터를 통해 필터링합니다.나는 100섬 저항기와 100pF 콘덴서를 선택했다.또한 신호 드라이브의 38 섬 출력 저항과 ~10pF IC 부하 용량을 측정했으며 이는 고려해야합니다.RC 필터 계산기에 표시되는 마감 주파수:

F-3dB=1/2Í(100섬+38섬)*(100pF+10pF) =10.484MHz

대역폭 계산에 따르면 대역폭의 가장 빠른 상승 시간은 0.35/10.484MHz = 33.4ns이다.

이 신호는 디지털 신호이다.모양에서 볼 수 있듯이, 여과를 거쳐 우리는 정보를 잃어버리지 않았다.우리는 여전히 안정적으로 펄스를 논리 1로 감지할 수 있으며, 다음 주기가 시작되기 전까지는 신호가 충분히 빨리 낮아질 것이다.또한 고주파 고조파가 감쇠되었기 때문에 소음이 훨씬 적다.이를 통해 디지털 버스 경로와 민감한 센서 경로 간의 간섭을 줄이고 센서가 재경로설정 없이 작동하도록 하는 데 성공했습니다.센서 대역폭이 디지털 버스보다 높기 때문에 간섭 신호만 필터링하고 아날로그 신호는 전혀 접촉하지 않음으로써 가능합니다.

인쇄 전자 제품에서는 PCB보다 적절한 수준으로 대역폭을 제한하는 것이 중요합니다.인쇄전자제품의 대역폭을 제한하는 주요 원인은 교란으로 인한 방해를 줄이기 위해서이다.임피던스 및 인터럽트 방면의 가장 좋은 스택을 구축함으로써 인쇄 전자 제품은 더 많은 제한을 받게 되었고, 나는 제한된 변환 속도를 가진 필터나 신호를 사용해야 한다.우리가 인쇄 전자 부품의 쌓기를 고려할 때, 우리는 서로 교차하는 흔적선이 국부적으로 얇은 인쇄 전매질층에만 분리되는 것을 볼 수 있다.그것의 두께는 수십 마이크로미터에 불과하는데, 이는 교차 흔적선 사이의 용량 결합이 매우 강하다는 것을 의미한다.흔적선 사이의 용량은 교차 면적과 흔적선 사이의 개전층의 두께에 달려 있다.인쇄전자제품에서는 일반적으로 흔적선이 PCB보다 더 넓고 S와 전매질층이 PCB보다 훨씬 얇아 흔적선 사이의 용량이 더 크다.비교적 큰 용량은 비교적 낮은 주파수가 이"용량"을 통해 결합된다는 것을 의미한다.또한 배치 구역의 크기는 제품 크기와 거의 같을 수 있는데, 이는 흔적선의 길이가 매우 길다는 것을 의미하며, 따라서 흔적선의 전기 감각을 증가시킨다.높은 용량과 마찬가지로 높은 감응은 낮은 주파수에 영향을 줄 수 있다.

관련된 재료와 스택이 다양하기 때문에 인쇄 전자 제품은 저주파 대역폭의 도전을 가져왔지만 PCB 제조업체는 PCB 설계에서 널리 사용되는 알려진 원리와 방법을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.또한 대역폭에 대한 이해는 인쇄 전자 제품 설계에서 매우 중요하며 신중하게 고려해야합니다.재료 차이로 인해 신호 속도와 관련된 인쇄 전자 제품의 도전은 인쇄 회로 기판의 도전과 비슷하지만 인쇄 전자 제품에서 우리가 직면 할 수있는 도전은 훨씬 적습니다.