Teknik PCB - Ubah lebar jejak disebabkan perubahan reka PCB

Apabila kabel PCB, ia sering berlaku bahawa 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 kesan ini boleh diabaikan, dan dalam keadaan apa kita perlu mempertimbangkan kesannya?

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 terdampar kurang dari 5% variasi tenaga (ini berkaitan dengan anggaran bunyi pada isyarat). Menurut formula koeficien refleksi, kadar perubahan impedance boleh dihitung sebagai: △Z/Z1 â¤10%. Seperti yang anda mungkin tahu, indeks biasa impedance pada papan sirkuit adalah +/-10%, dan ini adalah sebab akar.

Jika penghalang PCB berubah hanya sekali, contohnya, selepas lebar baris diubah dari 8 mils ke 6 mils, lebar 6 mils 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 papan FR4 sebagai contoh, mari kira ia. Jika lebar garis ialah 8 mils, tebal antara garis dan pesawat 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 PCB berubah dua kali, contohnya, selepas lebar baris berubah dari 8mil ke 6mil, ia berubah kembali ke 8mil selepas menarik keluar 2cm. Kemudian akan ada refleksi di kedua-dua hujung garis panjang 2cm dan luas 6mil. Apabila impedance menjadi lebih besar dan refleksi positif berlaku, maka 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 reka PCB mengubah lebar jejak, perlu dianalisis dengan hati-hati mengikut situasi sebenar, sama ada ia akan menyebabkan kesan. Terdapat tiga parameter yang perlu diberikan perhatian kepada: seberapa besar perubahan impedance, apakah masa isyarat naik, dan berapa lama bahagian leher bentuk 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 teori. Teori ini boleh memberikan petunjuk untuk desain kita, tetapi ia tidak boleh disalin atau dogmatik. Lagipun, ini adalah sains praktik. Nilai dijangka sepatutnya diubahsuai sesuai mengikut situasi sebenar, dan kemudian dilaksanakan pada desain. Jika anda merasa bahawa anda tidak berpengalaman, menjadi konservatif pertama, dan kemudian menyesuaikan dengan sesuai mengikut biaya penghasilan.