Rancangan Elektronik - Bagaimana untuk menyelesaikan masalah refleksi SI garis penghantaran PCB

1. Sebab masalah SI

Masalah SI umum adalah refleksi, dan kita tahu bahawa garis penghantaran papan PCB mempunyai ciri-ciri "impedance karakteristik", yang berlaku apabila "impedance karakteristik" bagi bahagian yang berbeza pautan antara satu sama lain tidak sepadan.

Masalah refleksi SI dalam perwakilan bentuk gelombang isyarat adalah: naik/turun/ringing, dll.

Figur berikut menunjukkan pautan sambungan isyarat kelajuan tinggi biasa. Laluan penghantaran isyarat termasuk: 1. cip penghantar (pakej dan PCB melalui lubang)2. Kabel PCB kad kanak-kanak 3. Kabel PCB kad kanak-kanak 4. Kabel PCB pesawat belakang 5. Sambung kad rakan 6. Kabel PCB kad rakan 7. Kapensiensi sambungan AC 8. Cip penerima (pakej dan PCB melalui lubang)

FIG 1. pautan sambungan isyarat kelajuan tinggi biasa

Ia boleh dilihat bahawa pautan sambungan isyarat kelajuan tinggi bagi produk elektronik sebenar adalah relatif kompleks, dan ketidaksepadan impedance biasanya berlaku di titik sambungan komponen berbeza, yang mengakibatkan emisi isyarat.

Kegagalan penghalangan umum pautan tersambung kelajuan tinggi:

(1) Pakaian chip: biasanya lebar kabel PCB dalam substrat pakej chip jauh lebih tipis daripada papan PCB biasa, kawalan impedance tidak mudah;

(2) PCB melalui lubang: PCB melalui lubang biasanya kesan kapasitif, impedance karakteristik rendah, rancangan PCB patut memperhatikan dan optimasi;

(3) konektor: desain pautan sambungan tembaga dalam konektor sepatutnya dipengaruhi secara bersamaan oleh kepercayaan mekanik dan prestasi elektrik, untuk mencari keseimbangan antara kedua-dua;

Kawalan PCB, pada sisi lain, kawalan impedance biasanya lebih mudah daripada komponen lain yang disambungkan, fokus pada desain lapisan, pemilihan piring, tetapi biasanya toleransi kawalan impedance papan pemprosesan PCB adalah 10%, untuk mencapai kawalan toleransi impedance 5-8% sering memerlukan biaya pemprosesan yang lebih tinggi.

2. Teori asas refleksi garis penghantaran

Apabila pemandu menambah isyarat ke garis penghantaran, amplitud isyarat bergantung pada tekanan dan resistensi pemandu dan impedance garis. Tekanan awal pada pemandu dikawal dengan membahagi tekanan antara resistensinya sendiri dan impedance garis transmisi.

Diagram berikut menggambarkan bentuk gelombang awal yang dilaksanakan pada garis penghantaran panjang. Tengah awal Vi dihantar ke garis pemancaran sehingga ia mencapai akhir. Amplitude Vi ditentukan oleh tekanan sebahagian dari perlawanan pemandu dan impedance garis transmisi:

FIG 2. Penyebarkan bentuk gelombang isyarat dalam garis penghantaran panjang

Jika akhir garis transmisi dihentikan oleh impedance, dan impedance ini sepadan dengan impedance garis, isyarat amplitude Vi akan dihentikan ke tanah, dan tegangan Vi akan tetap dalam talian sehingga sumber ditukar. Dalam kes ini Vi adalah dc keadaan tetap. Jika tidak, jika pengendalian di hujung garis penghantaran bukanlah pengendalian karakteristik garis, sebahagian isyarat berakhir ke tanah, dan sebahagian lagi isyarat akan direfleksikan kembali ke garis penghantaran kembali ke sumber. Jumlah isyarat yang terreflected kembali ditentukan oleh koeficien refleksi, yang ditentukan oleh nisbah voltaj refleksi kepada voltaj input pada titik tertentu. Titik ini ditakrif sebagai penghentian pengendalian pada garis penghantaran. Kegagalan Impedance boleh menjadi sebahagian dari garis penghantaran dengan impedance yang berbeza karakteristik, atau ia boleh menjadi resistensi akhir atau impedance input ke penimbal cip.

Dimana Z0 adalah penghalang piawai garis penghantaran, dan Zt adalah penghalang titik berhenti di garis penghantaran.

Persamaan menganggap bahawa isyarat yang dihantar pada garis pemindahan dengan impedance karakteristik Z0 bertemu impedance berhenti Zt. Perhatikan jika Z0=Zt, koeficien refleksi adalah 0, bermakna tiada refleksi. Kasus di mana Z0 sama dengan Zt dipanggil akhir yang sepadan.

Seperti yang dipaparkan dalam figura di bawah, apabila bentuk gelombang input ditamatkan dengan Zt, sebahagian isyarat Vi Ï™ diselaras kembali ke sumber dan ditambah ke bentuk gelombang input, amplitud seluruh bentuk gelombang isyarat input adalah ViÏ™+Vi. Bahagian yang terrefleks boleh menghasilkan refleksi lain dari sumber, dan refleksi dan refleksi terus sehingga garis transmisi stabil.

FIG 3. Refleksi isyarat dibawah ketidakpadanan impedance

Apabila garis penghantaran sepadan sepenuhnya, sirkuit pendek dan terbuka, koeficien refleksi dipaparkan sebagai figur di bawah:

FIG 4. Koeficien refleksi bagi (a) terminal (b) sirkuit pendek (c) sirkuit terbuka

Dalam aplikasi praktik pautan sambungan, tiada garis transmisi ideal, mustahil untuk sepadan dengan tepat, jadi refleksi isyarat mesti wujud, rancangan PCB kunci terletak dalam bagaimana untuk menyambungkan pautan bahagian impedance cuba untuk mengecilkan ruang, untuk mengurangkan amplitud isyarat refleksi, menghindari kesan berbagai refleksi mematikan pada kualiti isyarat.