Teknik PCB - Memahami teknik reka lebar jalur dalam reka PCB

Artikel ini berkaitan dengan elektronik dan PCB dicetak. Saya mendapat teknologi rancangan lebar band untuk rancangan PCB, dan kemudian menerapkan prinsip yang sama untuk rancangan elektronik dicetak. Dalam artikel ini, saya akan menjelaskan pemahaman saya tentang lebar band dan bagaimana untuk melaksanakannya pada PCB dan elektronik yang dicetak.

Apabila isyarat dihitung oleh transformasi Fourier dari domain masa ke domain frekuensi, isyarat mungkin mengandungi beberapa komponen frekuensi. isyarat domain masa adalah jumlah semua komponen frekuensi yang terkandung, dan bentuk isyarat bergantung pada aras kuasa setiap frekuensi individu. Isyarat digital mengandungi komponen DC, diikuti oleh banyak komponen AC-intensiti rendah, intensiti yang menurun semasa frekuensi meningkat. Isyarat lebih cepat bermakna komponen frekuensi lebih tinggi. Setiap frekuensi AC ini adalah band frekuensi yang sangat sempit, iaitu, isyarat gelombang sinus frekuensi tunggal. Oleh itu, isyarat digital adalah jumlah isyarat DC ditambah bilangan besar isyarat gelombang sinus. Isyarat AC murni boleh menjadi band sempit (seperti gelombang sinus) kerana ia tidak mengandungi komponen DC.

Maklumat isyarat ditemui di suatu tempat dalam julat frekuensi, dan semua komponen frekuensi yang diperlukan untuk maklumat ini menentukan lebar band. Frekuensi diluar lebar band tidak diperlukan dan boleh ditolak, misalnya dengan penapisan, kerana frekuensi ini tidak membawa maklumat tambahan mengenai isyarat.

Lebar band boleh dianggap sebagai kawasan kerja isyarat elektrik, di mana ia tidak kehilangan maklumat, dan ia juga diperlukan untuk laluan elektrik (iaitu routing) atau muatan isyarat. Kemudian merancang peralatan elektronik sesuai dengan itu, dan dalam kes terbaik, apabila isyarat dimasukkan ke dalam jejak, ia tetap tidak berubah. Jika kelajuan isyarat lebih tinggi daripada lebar band jejak atau penapis, isyarat akan diubahsuai, yang biasanya bermakna komponen frekuensi tertentu akan ditapis keluar. Pengjejak sendiri akan mempunyai keterangan lebar band,

Lebar kawasan isyarat ditentukan oleh masa naik isyarat (10% hingga 90%), yang boleh diekspresikan oleh peraturan ibu jari jari yang berikut:

Lebar tali = 0.35 / tr(1)

Frekuensi isyarat tidak sama penting dengan keperluan masa naik, hanya kerana isyarat berbeza. Walaupun frekuensi isyarat sama, keperluan masa naik dan jatuh isyarat digital (50% siklus tugas) dan isyarat PWM (10% hingga 90% siklus tugas) berbeza. Dalam isyarat PWM, apabila keadaan isyarat "on" lebih pendek daripada keadaan "off" (90%) (siklus tugas adalah 10%), ini bermakna bahawa masa naik mesti lebih cepat dibandingkan dengan denyutan "on" keadaan yang lebih panjang Banyak. Sudah tentu, frekuensi isyarat juga sangat penting, kerana semakin tinggi frekuensi, semakin cepat masa naiknya perlu. Peraturan lebar band ini adalah alat pertama saya untuk tugas desain berkaitan dengan lebar band isyarat. Saya belajar dari seorang pelajar dalam rancangan elektronik di universiti saya lama lalu, dan saya telah menggunakannya banyak kali dalam rancangan sejak itu.

Jika resistensi penapis RC yang anda pilih adalah kira-kira pada tahap ohmik yang sama dengan resistensi output pemacu isyarat, maka resistensi output juga mesti dianggap bila menghitung frekuensi pemotong -3dB.

Lebar band boleh dianggap sama dengan frekuensi pemotongan -3dB. Frekuensi batasan bermakna frekuensi pada masa ini telah dipermalukan kepada setengah dari aras kuasa asalnya. Penapis lain juga boleh digunakan. Ia masuk akal untuk minimumkan salib melalui reka tumpukan PCB terbaik, tetapi penapis memberikan kita alat lain untuk minimumkannya. Dipenapis oleh penapis RC. Saya memilih penahan 100Ω dan kondensator 100pF. Selain itu, kami juga mengukur perlawanan output 38Ω pemacu isyarat dan kapasitasi muatan IC ~10pF, yang mesti dipertimbangkan. Frekuensi pemotongan yang dipaparkan oleh kalkulator penapis RC adalah:

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

Menurut pengiraan lebar band, masa naik paling cepat lebar band ialah 0.35 / 10.484MHz = 33.4ns.

Isyarat adalah isyarat digital. Dari bentuk ini, kita boleh melihat bahawa kita tidak kehilangan maklumat selepas penapisan. Kita masih boleh mengesan denyut sebagai logik 1, dan isyarat akan terus turun cukup cepat sebelum kitaran berikutnya bermula. Selain itu, kerana harmonik frekuensi tinggi telah dipermalukan, terdapat banyak kurang bunyi. Dengan cara ini, saya berjaya mengurangi perbualan salib antara jejak bas digital dan jejak sensor sensitif, dan membuat sensor berfungsi tanpa menulis semula. Ini dicapai dengan menapis hanya isyarat yang mengganggu dan tidak menyentuh isyarat analog sama sekali, kerana keperluan lebar band sensor lebih tinggi daripada bas digital.

Dalam elektronik dicetak, membatasi lebar band ke aras yang sesuai lebih penting daripada dalam PCB. Alasan utama untuk mengatasi lebar bandu dalam elektronik cetak adalah untuk mengurangi gangguan disebabkan oleh saling bercakap. Dengan menentukan tumpukan terbaik dalam terma impedance dan crosstalk, elektronik dicetak lebih terbatas, dan saya perlu menggunakan penapis atau isyarat dengan kadar pembunuhan terbatas. Apabila kita mempertimbangkan tumpukan peranti elektronik dicetak, kita boleh melihat jejak yang saling saling dipisahkan hanya oleh lapisan dielektrik dicetak secara setempat tipis. Ketebusannya hanya sepuluh mikron, yang bermakna sambungan kapasitif antara jejak salib sangat kuat. Kapansansi diantara jejak bergantung pada kawasan persimpangan dan tebal lapisan dielektrik diantaranya. Dalam produk elektronik dicetak, jejak sering lebih luas daripada dalam PCB, dan lapisan S dan dielektrik jauh lebih tipis daripada dalam PCB, yang mengakibatkan kapasitas yang lebih besar antara jejak. Kapensiensi yang lebih besar bermakna frekuensi yang lebih rendah dipasang melalui "kapansi" ini. Selain itu, saiz kawasan bentangan mungkin hampir sama dengan saiz produk, yang bermakna panjang jejak adalah sangat panjang, dengan itu meningkatkan induktan jejak. Seperti kapasitas yang lebih tinggi, induktan yang lebih tinggi mempengaruhi frekuensi yang lebih rendah.

Kerana berbagai bahan dan tumpukan yang terlibat, produk elektronik dicetak telah membawa cabaran lebar band frekuensi rendah, tetapi penghasil PCB boleh menyelesaikan masalah ini melalui prinsip dan kaedah yang diketahui yang digunakan secara luas dalam reka PCB. Selain itu, pemahaman lebar band adalah sangat penting dalam rekaan elektronik dicetak dan memerlukan pertimbangan berhati-hati. Sebab perbezaan bahan, cabaran yang berkaitan dengan kelajuan isyarat dalam elektronik cetak adalah sama dengan yang dalam PCB, tetapi dalam elektronik cetak, kita mungkin menghadapi jauh lebih sedikit hallenges.