Teknik PCB - Strategi laluan profesional dalam bentangan PCB

Bentangan adalah salah satu kemahiran paling dasar dari jurutera reka PCB. Kualiti kawat akan secara langsung mempengaruhi prestasi seluruh sistem. Kebanyakan teori desain kelajuan tinggi akhirnya akan diselesaikan dan disahkan melalui bentangan. Oleh itu, kawat sangat penting dalam rancangan PCB kelajuan tinggi. Berikut akan menganalisis rasionalitasnya dan memberikan beberapa strategi laluan yang optimum untuk beberapa situasi yang mungkin ditemui dalam kawat sebenar. Keutamanya dari arah sudut kanan, arah berbeza, garis ular dan tiga aspek lain.

1. Jalur sudut kanan

Jalur sudut kanan biasanya diperlukan untuk dihindari dalam kawat PCB, dan ia hampir menjadi salah satu piawai untuk mengukur kualiti kawat. Berapa banyak kesan akan penghalaan sudut kanan mempunyai pada penghantaran isyarat? Dalam prinsip, laluan sudut kanan akan mengubah lebar garis bagi garis penghantaran, yang menyebabkan penghentian impedance. Sebenarnya, bukan sahaja laluan sudut kanan, sudut dun dan laluan sudut akut boleh menyebabkan perubahan impedance.

pengaruh laluan sudut kanan pada isyarat adalah terutama diselarang dalam tiga aspek: pertama, sudut boleh sama dengan muatan kapasitatif pada garis trasmis untuk memperlambat masa naik; Kedua, impedance yang tidak berhenti akan menyebabkan refleksi isyarat; Yang ketiga ialah EMI yang dijana oleh titik sudut kanan.

Kapensitasi parasit disebabkan oleh sudut kanan garis transmisi boleh dihitung dengan formula empirik berikut:

C=61W(Er)[saiz=1]1/2[/saiz]/Z0

Dalam formula di atas, C merujuk kepada kapasitasi yang sama sudut (unit: PF), dan W merujuk kepada lebar kawat (unit: inci), ε R merujuk kepada konstan dielektrik medium, dan Z0 merupakan pengendalian karakteristik garis trasmis. Contohnya, untuk garis pemindahan 4mils 50 ohm (εR ialah 4.3), kapasitas elektrik dibawa dengan sudut kanan adalah kira-kira 0.0101pf, dan kemudian perubahan masa naik disebabkan oleh ia boleh dijangka:

T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps

Melalui pengiraan, ia boleh dilihat bahawa kesan kapasitasi disebabkan oleh laluan sudut kanan adalah sangat kecil.

Bila lebar garis sudut kanan meningkat, kekurangan akan menurun, dan fenomena refleksi isyarat tertentu akan berlaku. Kita boleh menghitung impedance yang sama selepas lebar garis meningkat mengikut formula pengiraan impedance yang disebut dalam bab garis transmisi, dan kemudian menghitung koeficien refleksi mengikut formula empirik:

Ï = (zs-z0) / (ZS + Z0). Secara umum, perubahan impedance disebabkan oleh kawat sudut kanan adalah antara 7% - 20%, jadi koeficien refleksi maksimum adalah kira-kira 0.1. Selain itu, seperti yang boleh dilihat dari figura di bawah, impedance garis penghantaran berubah ke minimum dalam masa yang panjang dari garis w / 2, dan kemudian kembali ke impedance normal selepas w / 2 masa. Seluruh masa perubahan impedance sangat pendek, sering dalam 10 ps. Perubahan yang cepat dan kecil ini hampir tidak terlepas untuk penghantaran isyarat umum.

Banyak orang mempunyai pemahaman mengenai penghalaan sudut kanan dan berfikir bahawa titik adalah mudah untuk dihantar atau menerima gelombang elektromagnetik dan menghasilkan EMI, yang juga telah menjadi salah satu sebab mengapa ramai orang berfikir penghalaan sudut kanan tidak boleh digunakan. Namun, hasil banyak ujian praktik menunjukkan bahawa laluan sudut tepat tidak menghasilkan EMI yang jelas daripada garis lurus. Mungkin prestasi instrumen semasa dan tahap ujian terhad ketepatan ujian, tetapi sekurang-kurangnya ia menunjukkan masalah bahawa radiasi laluan sudut kanan adalah kurang daripada ralat pengukuran instrumen sendiri.

Secara umum, laluan sudut kanan tidak seburuk yang dijangka. Sekurang-kurangnya dalam aplikasi di bawah GHz, mana-mana kesan seperti kapasitasi, refleksi dan EMI hampir tidak dapat refleksi dalam ujian TDR. Rancangan PCB kelajuan tinggi patut fokus pada bentangan, kuasa / rancangan tanah, rancangan kabel, vias dan aspek lain. Sudah tentu, walaupun kesan kawat sudut kanan tidak terlalu serius, ia tidak bermakna bahawa kita boleh mengambil kawat sudut kanan di masa depan. Memberi perhatian kepada perincian adalah kualiti asas yang diperlukan untuk setiap jurutera yang baik. Selain itu, dengan pembangunan cepat litar digital, frekuensi isyarat yang diproses oleh jurutera PCB akan terus meningkat ke medan reka RF di atas 10GHz, sudut kanan kecil ini mungkin menjadi fokus masalah kelajuan tinggi.

Penghalaan berbeza PCB

Isyarat berbeza semakin luas digunakan dalam desain sirkuit kelajuan tinggi. Isyarat paling kritik dalam sirkuit sering mengadopsi rancangan struktur berbeza. Apa yang membuatnya begitu populer? Bagaimana kita boleh pastikan prestasi yang baik dalam rancangan PCB? Dengan dua soalan ini, kita akan bincangkan bahagian berikutnya.

Apa isyarat perbezaan? Secara umum, pemandu menghantar dua isyarat yang sama dan terbalik, dan penerima menilai sama ada keadaan logik adalah "0" atau "1" dengan membandingkan perbezaan antara kedua-dua tegangan. Pasangan garis perjalanan yang membawa isyarat berbeza dipanggil perjalanan berbeza.