Rancangan Elektronik - Tutorial untuk mengurangkan penindasan isyarat dalam PCB kelajuan tinggi

Apabila isyarat dihantar dari sumber melalui konduktor PCB ke muatan, ia akan mengalami penindasan disebabkan kehilangan tenaga disebabkan oleh perlahan jejak dan kehilangan dielektrik.

Apabila isyarat kelajuan tinggi berkembang di papan sirkuit, pengurangan isyarat adalah terma yang paling umum. Ia adalah salah satu faktor utama yang menyebabkan kerosakan isyarat dan masalah integriti isyarat.

Apa itu pengurangan isyarat?

Pengurangan isyarat adalah ukuran kekurangan kekuatan isyarat (amplitud dan kekuatan) semasa isyarat menyebar melalui medium penghantaran. Ia adalah atribut penting dalam aplikasi telekomunikasi kerana ia menghitung kekuatan isyarat sebagai fungsi jarak.

Apabila maklumat yang diberikan oleh penghantar tetap tidak berubah apabila penerima disedekod, penghantaran isyarat tanpa kehilangan boleh dicapai. Aras ambang yang cukup sepatutnya dipenuhi untuk mengekstrak maklumat yang betul dari isyarat.

Bagaimana pengurangan isyarat dihitung?

Perkurangan isyarat dijangka dalam desibel (dB) per unit panjang medium penghantaran. Ia boleh dihitung berdasarkan kuasa (A p) dan tekanan (A v ).

Untuk menghindari peluang penindasan, penghantar menghantar isyarat berbilang untuk memastikan sekurang-kurangnya satu isyarat mencapai destinasi akhir, penerima. Namun, kerana perlu menghantar isyarat tambahan, pendekatan ini akan mengurangkan kelajuan rangkaian keseluruhan.

P s adalah kuasa isyarat pada sumber

P d adalah kuasa isyarat pada muatan

V s ialah tekanan isyarat pada sumber

V d ialah tekanan isyarat pada muatan

Semakin rendah penahanan, semakin tinggi efisiensi medium penghantaran. Perkelemahan yang lebih tinggi bermakna kehilangan isyarat dan mengurangkan amplitud pada hujung penerimaan.

Koeficien penyelesaian atau koeficien penyelesaian

Faktor kelemahan menentukan jarak isyarat boleh bepergian dan masih menyediakan bit atau maklumat data yang cukup. Ia kuantifikasikan media transmisi berbeza berdasarkan bagaimana amplitud isyarat transmisi menurun dengan frekuensi. Ia diberikan oleh:

AF = output P/input P

Faktor penindasan isyarat bergantung pada:

Panjang tengah penghantaran

Bahan tengah penghantaran

Keadaan fizik

Pengurangan isyarat dalam garis penghantaran

Dalam garis penghantaran, kehilangan kelemahan adalah kombinasi dua jenis kehilangan: kehilangan konduktor dan kehilangan dielektrik. Kehilangan konduktor disebabkan konduktiviti yang tidak sempurna dan perlawanan jejak, sementara kehilangan dielektrik disebabkan bahan dielektrik.

Koeficien penyesalan isyarat bagi garis penghantaran panjang "l" diberikan oleh:

Dalam dB, pengurangan isyarat diekspresikan sebagai:

Ia juga boleh dikatakan sebagai kehilangan dB per unit panjang, iaitu:

Perhatian: Abaikan tanda tolak dan ingat ia adalah kehilangan dB.

Formula di atas mewakili keseluruhan kerugian penyisihan per unit panjang garis penghantaran, yang boleh ditulis sebagai:

R/Z0 adalah komponen kehilangan proporsional dengan perlahan wayar R per unit panjang, yang dipanggil kehilangan konduktor. Ia diwakili oleh α C. Komponen GZ 0 adalah proporsional dengan konduktansi bahan G-dielektrik dan dipanggil kehilangan dielektrik. Ia diwakili oleh α d.

Dibandingkan dengan kehilangan konduktor, kehilangan dielektrik tidak terlihat. Sehingga 20GHz, tangen kehilangan berkaitan dengan bahan PCB (iaitu FR4) tidak akan berubah secara signifikan. Inilah sebab utama mengapa lengkung kehilangan dielektrik hampir sepadan dengan frekuensi. Jarak antara penghantar dan penerima dalam papan sirkuit PCB biasanya kurang dari 1m. Oleh itu, ia boleh dianggap bahawa kehilangan dielektrik tetap konstan sepanjang julat frekuensi. Sebagai jumlah kehilangan kondukti dan kehilangan dielektrik, keseluruhan kehilangan didominasi oleh kehilangan kondukti.

Tangent kehilangan bahan FR4 yang digunakan dalam desain papan sirkuit adalah kira-kira 0.003.