Teknik PCB - Refleksi disebabkan oleh perubahan jejak PCB

Kawalan InPCB, situasi seperti ini sering berlaku: apabila jejak melalui kawasan tertentu, disebabkan ruang kabel terbatas di kawasan itu, garis yang lebih tipis perlu digunakan. Selepas melewati kawasan ini, baris mengembalikan ke lebar asalnya. Perubahan dalam lebar jejak akan menyebabkan perubahan impedance, dan oleh itu refleksi akan berlaku, yang akan mempengaruhi isyarat. Jadi dalam keadaan apa pengaruh ini boleh diabaikan, dan dalam keadaan apa pengaruhnya perlu dianggap? Terdapat tiga faktor berkaitan dengan kesan ini: ukuran perubahan impedance, masa naik isyarat, dan lambat isyarat pada garis sempit.

Pertama membincangkan ukuran perubahan impedance. Design bagi banyak sirkuit memerlukan bunyi yang terefleksikan kurang dari 5% variasi tegangan (ini berkaitan dengan anggaran bunyi pada isyarat), mengikut formula koeficien refleksi

Ï = (Z2-Z1)/(Z2+Z1) =△Z /(△Z+2Z1)⤤5%

Keperluan kadar perubahan kira-kira impedance boleh dihitung sebagai: △Z/Z1 â¤10%

Indeks biasa impedance pada papan sirkuit PCB adalah +/-10%, dan ini adalah sebab akar.

Jika perubahan impedance berlaku hanya sekali, misalnya, selepas lebar baris diubah dari 8 juta ke 6 juta, lebar 6 juta disimpan. Untuk mencapai keperluan anggaran bunyi bahawa bunyi refleksi isyarat pada perubahan tiba-tiba tidak melebihi 5% variasi tenaga, perubahan impedance mesti kurang dari 10%. Ini kadang-kadang sukar untuk dilakukan. Ambil kes garis microstrip pada helaian FR4 sebagai contoh, kirakan ia. Jika lebar garis ialah 8 mils, tebal antara garis dan lapisan rujukan ialah 4 mils, dan impedance karakteristik ialah 46.5 ohms. Selepas lebar garis berubah ke 6mil, impedance karakteristik menjadi 54.2 ohms, dan kadar perubahan impedance mencapai 20%. Amplitude isyarat yang terrefleks mesti melebihi piawai. Adapun kesan pada isyarat, ia juga berkaitan dengan masa naik isyarat dan lambat isyarat dari hujung pemandu ke titik refleksi. Tapi sekurang-kurangnya ini adalah titik masalah yang berpotensi. Untungnya, masalah ini boleh diselesaikan dengan pembatasan yang sepadan dengan impedance pada masa ini.

Jika impedance berubah dua kali, contohnya, selepas lebar garis berubah dari 8 mil kepada 6 mil, ia berubah kembali kepada 8 mil selepas menarik keluar 2 cm. Kemudian akan ada refleksi pada kedua-dua hujung garis panjang 2 cm dan lebar 6 mil. Apabila impedance menjadi lebih besar, positif Selepas refleksi, impedance menjadi lebih kecil dan refleksi negatif berlaku. Jika selang antara kedua-dua refleksi cukup pendek, kedua-dua refleksi mungkin membatalkan satu sama lain keluar, dengan itu mengurangkan kesan. Anggap isyarat penghantaran adalah 1V, 0.2V diselarang dalam refleksi biasa pertama, 1.2V terus dihantar ke hadapan, dan -0.2*1.2 = 0.24v diselarang kembali dalam refleksi kedua. Anggap panjang garis 6 juta sangat pendek, dan kedua-dua refleksi berlaku hampir bersamaan, jumlah tekanan refleksi hanya 0.04V, yang kurang dari 5% keperluan anggaran bunyi. Oleh itu, sama ada refleksi ini mempengaruhi isyarat dan berapa banyak kesan ia berkaitan dengan lambat masa pada perubahan impedance dan masa naik isyarat. Penelitian dan eksperimen menunjukkan bahawa selagi lambat masa pada perubahan impedance kurang dari 20% masa meningkat isyarat, isyarat yang terrefleks tidak akan menyebabkan masalah. Jika masa naik isyarat adalah 1 ns, maka lambat masa pada perubahan impedance adalah kurang dari 0.2 ns yang sepadan dengan 1.2 inci, dan refleksi tidak akan menyebabkan masalah. Dengan kata lain, contoh ini, tiada masalah selagi panjang jejak lebar 6 mil kurang dari 3 cm.

Apabila lebar jejak PCB berubah, perlu dianalisis dengan hati-hati mengikut situasi sebenar, sama ada ia akan menyebabkan kesan. Terdapat tiga parameter untuk memperhatikan: seberapa besar perubahan impedance, apakah masa isyarat naik, dan berapa lama bahagian bentuk leher bagi lebar baris berubah. Kira-kira kira mengikut kaedah di atas, tinggalkan margin tertentu dengan betul. Jika boleh, cuba mengurangi panjang leher.

Perlu dikatakan bahawa dalam pemprosesan PCB sebenar, parameter tidak boleh sama tepat seperti dalam teori. Teori boleh memberikan petunjuk untuk desain, tetapi ia tidak boleh disalin atau dogmatik. Lagipun, ini adalah sains praktik. Nilai dijangka patut diubahsuai sesuai mengikut situasi sebenar, dan kemudian dilaksanakan pada desain.