Teknik PCB - Apa yang perlu dilakukan bila impedance desain PCB tidak boleh terus menerus

Bagaimana untuk menekan percakapan salib dalam rancangan PCB dan apa yang perlu dilakukan bila impedance rancangan PCB tidak boleh terus menerus

Bagaimana untuk menekan perbualan salib dalam rancangan PCB

Sinyal yang berubah (seperti isyarat langkah) bertambah sepanjang garis penghantaran dari A ke B. Sinyal terhubung akan dijana pada CD garis penghantaran. Apabila isyarat yang berubah berakhir, iaitu, apabila isyarat kembali ke aras DC yang stabil, isyarat terhubung tidak akan wujud, jadi percakapan salib Ia hanya berlaku dalam proses penghantaran isyarat, dan semakin cepat pinggir isyarat berubah (kadar penukaran), Semakin besar percakapan salib yang dijana.

Medan elektromagnetik tersambung dalam ruang boleh diekstrak sebagai koleksi kondensator sambungan yang tidak terdapat dan induktan sambungan. isyarat percakapan salib yang dijana oleh kondensator sambungan boleh dibahagikan menjadi percakapan salib maju dan percakapan salib balik Sc pada rangkaian mangsa. Kedua isyarat ini mempunyai polariti yang sama; Isyarat percakapan salib yang dijana oleh induktansi juga dibahagi dalam percakapan salib maju dan percakapan salib balik SL, dan kedua-dua isyarat ini mempunyai polariti bertentangan.

Percakapan salib maju dan percakapan salib terbalik yang dijana oleh induktansi dan kapasitasi terhubung wujud pada masa yang sama dan hampir sama dalam saiz. Dengan cara ini, isyarat saling bercakap maju pada rangkaian mangsa membatalkan satu sama lain kerana polariti bertentangan, dan polariti saling bercakap terbalik adalah sama, dan superposisi ditambah. Mod analisis perbualan salib biasanya termasuk mod lalai, mod tiga-keadaan dan analisis mod kes terburuk.

Mod lalai adalah sama dengan cara kita menguji perbualan salib, iaitu, pemacu rangkaian yang tersinggung dipandu oleh isyarat balik, dan pemacu rangkaian mangsa mengekalkan keadaan awal (tahap tinggi atau tahap rendah), dan kemudian nilai perbualan salib dihitung. Kaedah ini lebih berkesan untuk analisis percakapan salib isyarat tidak arah. Mod tiga-keadaan bermakna pemandu rangkaian yang menyakiti dipandu oleh isyarat terbalik, dan terminal tiga-keadaan rangkaian mangsa ditetapkan ke keadaan penghalang tinggi untuk mengesan saiz perbualan salib. Kaedah ini lebih efektif untuk rangkaian topologi dua arah atau kompleks. Analisis kes terburuk merujuk untuk menjaga pemacu rangkaian mangsa dalam keadaan awal, dan simulator menghitung jumlah perbualan salib semua rangkaian pelanggaran lalai untuk setiap rangkaian mangsa.

Kaedah ini biasanya hanya menganalisis rangkaian kunci individu, kerana terdapat terlalu banyak kombinasi untuk dihitung dan kelajuan simulasi relatif lambat.

Selalu ada beberapa tempat di mana impedance tidak boleh terus dalam rancangan PCB. Apa yang patut saya buat?

Semua orang tahu bahawa impedance mesti berterusan. Bagaimanapun, seperti Luo Yonghao berkata, "Selalu ada masa ketika anda melangkah di atas kerusi dalam hidup anda", selalu ada masa ketika impedance tidak boleh terus dalam rekaan PCB. Bagaimana?

Impedansi karakteristik: juga dikenali sebagai "Impedansi karakteristik", ia bukan resistensi DC, ia milik konsep transmisi jangka panjang. Dalam julat frekuensi tinggi, semasa penghantaran isyarat, di mana pinggir isyarat tiba, arus segera akan dijana antara garis isyarat dan pesawat rujukan (kuasa atau pesawat tanah) disebabkan pembangunan medan elektrik.

Jika garis penghantaran adalah isotrop, maka selama isyarat penghantaran, akan sentiasa ada arus I, dan jika voltas output isyarat adalah V, garis penghantaran akan sama dengan resistensi semasa penghantaran isyarat, saiz yang V/I, Panggil resistensi yang sama dengan keterangan Z bagi garis penghantaran.

Dalam proses penghantaran isyarat, jika pengendalian karakteristik pada laluan penghantaran berubah, isyarat akan refleks pada nod di mana pengendalian berhenti.

Faktor yang mempengaruhi pengendalian karakteristik PCB adalah: konstan dielektrik, tebal dielektrik, lebar garis, dan tebal foli tembaga.

[1] Garis gradien

Beberapa pakej peranti RF kecil, lebar pad SMD mungkin sebanyak 12 mils, dan lebar garis isyarat RF mungkin mencapai 50 mils atau lebih. Garis gradien mesti digunakan, dan mutasi lebar baris dilarang.

[2] sudut

Jika garis isyarat RF berjalan pada sudut kanan, lebar garis yang efektif di sudut akan meningkat, dan impedance akan berhenti, menyebabkan refleksi isyarat. Untuk mengurangi keterlaluan, untuk menghadapi sudut, terdapat dua cara: mengganggu dan mengelilingi. Jejari sudut lengkung sepatutnya cukup besar, secara umum, untuk memastikan: R>3W.

Pad besar

Apabila terdapat pads besar pada garis microstrip 50-ohm, pads besar sama dengan kapasitas yang disebarkan, yang menghancurkan keterusan impedance karakteristik garis microstrip. Dua kaedah boleh diperlukan untuk memperbaiki pada masa yang sama: pertama, mempertebas garis microstrip dielektrik, dan kedua, mengosongkan pesawat tanah di bawah pad, yang boleh mengurangkan kapasitas yang disebarkan pad.

♪ via ♪

Vias adalah silinder logam dilapisi di luar lubang melalui antara lapisan atas dan bawah papan sirkuit. Via isyarat sambung garis penghantaran pada lapisan berbeza. Halaman melalui adalah bahagian yang tidak digunakan dari laluan. Melalui pads adalah ruang bentuk cincin yang menyambung melalui ke garis pemindahan atas atau dalaman. Cakera pengasingan adalah kosong anular dalam setiap tenaga atau pesawat tanah untuk mencegah sirkuit pendek ke pesawat tenaga dan tanah.

Parameter parasitik vias

Selepas derivasi teori fizikal yang ketat dan analisis kira-kira, model sirkuit yang sama dengan melalui boleh menjadi kondensator berdasar tersambung dalam siri pada kedua-dua hujung induktor, seperti yang dipaparkan dalam Gambar 1.

Model sirkuit bersamaan melalui

Ia boleh dilihat dari model sirkuit yang sama bahawa melalui diri sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Anggap diameter melalui anti-pad ialah D2, diameter melalui pad ialah D1, tebal papan PCB ialah T, dan konstan dielektrik substrat papan ialah ε, kemudian kapasitas parasit melalui sekitar:

Kapensiti parasitik melalui boleh menyebabkan masa naik isyarat dipenjarakan dan kelajuan penghantaran memperlambat, dengan itu mengurangi kualiti isyarat. Sama seperti, botol juga mempunyai induksi parasit. Dalam PCB digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induksi parasit sering lebih besar daripada kapasitasi parasit.

Induktansi siri parasit akan melemahkan kontribusi kondensator bypass, dengan itu melemahkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Anggap L ialah induktan laluan, h ialah panjang laluan, dan d ialah diameter lubang tengah. Induktan parasitik kira-kira melalui adalah sama dengan:

Vias adalah salah satu faktor penting yang menyebabkan penghentian impedance di saluran RF. Jika frekuensi isyarat lebih besar daripada 1GHz, kesan botol mesti dianggap.

Kaedah umum untuk mengurangi ketidakberhenti melalui impedance termasuk: mengadopsi proses tanpa cakera, memilih kaedah keluar, dan optimizasi diameter anti-pad. Memoptimumkan diameter anti-pad adalah salah satu kaedah yang paling biasa digunakan untuk mengurangi kegagalan impedance. Oleh kerana ciri-ciri vias berkaitan dengan dimensi struktur seperti terbuka, pad, anti-pad, struktur laminasi, dan kaedah kabel, disarankan HFSS dan Optimetrics digunakan untuk simulasi optimasi mengikut situasi khusus semasa setiap rancangan.

Apabila menggunakan model parametrik, proses pemodelan adalah mudah. Semasa ulasan, perancang PCB diperlukan untuk menyediakan dokumen simulasi yang sepadan.

Diameter melalui, diameter pad, kedalaman, dan anti pad semua akan membawa perubahan, yang mengakibatkan kesusahan impedance, refleksi dan kerugian penyisihan.

Melalui sambungan koaksial lubang

Sama seperti struktur melalui, sambungan koaksial melalui lubang juga mempunyai penghentian impedance, jadi penyelesaian adalah sama dengan penyelesaian melalui. Kaedah yang biasa digunakan untuk mengurangi ketidaksengajaan pengendalian bagi sambungan koaksial melalui lubang juga: mengadopsi proses tanpa cakera, kaedah keluar yang sesuai, dan optimizasi diameter anti-pad.