Технология PCB - исследование целостности сигнала: понять критическую длину, что такое отскок земли?

Понимание критической длины

Многие люди очень смутно представляют себе понятие критической длины линий на печатных плат, а многие и вовсе не знают этого понятия. Если вы проектируете высокоскоростную печатную плату, но не знаете этого понятия, можете быть уверены, что конечная плата может работать нестабильно, а вы будете в растерянности и не сможете отладить ее.

Критическая длина очень запутана в промышленности. Некоторые люди говорят, что она составляет 3 дюйма, а некоторые - 1 дюйм. Я слышал множество других мнений, большинство из которых вызваны неправильным пониманием этой концепции. Многие говорят, что если трасса слишком длинная, то это приведет к отражению сигнала, а если трасса короткая, то отражения не будет. Это утверждение очень ошибочно и смешивает несколько понятий вместе, как пюре. Так что же такое критическая длина, насколько она велика и почему мы должны обращать внимание на критическую длину?

Лучший способ понять критическую длину - проанализировать ее с точки зрения времени. Для передачи сигнала по трассе печатных плат требуется определенное время.Время передачи сигнала на обычной плате FR4 составляет около 6 дюймов за наносекунду. Конечно, скорость передачи сигнала по поверхностной и внутренней трассе немного отличается.Отражение сигнала происходит при резком изменении импеданса на трассе, что никак не связано с длиной трассы.Однако если трасса очень короткая, отраженный сигнал возвращается к источнику до того, как сигнал источника поднимется до высокого уровня, и переданный сигнал будет погружен в нарастающий фронт, а форма сигнала не сильно изменится.Если трасса очень длинная, сигнал на передающем конце достиг высокого уровня, а отраженный сигнал достигает конца источника,то отраженный сигнал будет накладываться на высокий уровень, вызывая помехи.Таким образом, существует критическое значение длины трассы.Если она больше этого значения, то обратный сигнал накладывается на высокий уровень, а отраженный сигнал погружается по нарастающему фронту, если он меньше этого значения.Это критическое значение и есть критическая длина. Обратите внимание, что это определение очень неточное, поскольку учитывается только одно отражение. Это просто для понимания концепции.

Каково же точное определение? На практике - многократное отражение. Хотя время отражения первого сигнала обратно к источнику меньше времени нарастания сигнала, последующие множественные отражения также будут накладываться на положение высокого уровня, создавая помехи в форме сигнала. Таким образом, разумное определение критической длины должно быть следующим: длина трассы, которая может контролировать интерференцию отраженного сигнала в допустимом диапазоне. Эта длина трассы намного короче времени нарастания сигнала. Эмпирические данные, полученные в ходе эксперимента, показывают, что когда длина трассы PCB задержки сигнала превышает 20% от высоты сигнала, сигнал будет производить очевидный звон. сигнал для квадратной волны с периодом нарастания 1 NS, когда длина трассы PCB составляет 0,2 * 2 * 6 = 1,2 дюйма или более,сигнал будет звонить. Таким образом, критическая длина составляет 1,2 дюйма, около 3 см.

Вы могли бы заметить, что время нарастания сигнала снова наступило!Время нарастания сигнала ещё раз занимает важное место в высокоскоростном проектировании.

Что такое наземная бомба

так называемый "земляной отскок" означает внутреннее "земное" напряжение чипа по отношению к "земному" уровню платы. ориентируясь на "землю" платы, можно сказать, что уровень "земли" внутри чипа постоянно пульсирует, поэтому он образно называется "земляной отскок". при переходе на другой режим на выходе устройства эффект отскока на землю приведет к сбоям в логическом входе устройства.

как они это сделали? Как появилась «наземная бомба»?

паразитные параметры. отскок от земли был вызван индуктивностью на зажимах.

Мы можем объяснить это наглядным образом на следующем рисунке. На рисунке переключается Q в различных местах, представляющих два состояния для вывода "0" и "1". Если предположить, что в результате изменения состояния цепи Q включает низкий уровень RL, то нагрузочный конденсатор Разрядится в землю, и по мере снижения напряжения нагрузочного конденсатора накапливаемый заряд перемещается на землю, образуя волну тока в наземном контуре. с увеличением и затуханием разрядного тока это изменение тока воздействует на индуктивное LG - индуктивное восприятие зажима заземления, что приводит к некоторому разрыву напряжения между "заземлением" внешней платы Чипа и заземлением внутри микросхемы, как показано на рисунке VG. такой сдвиг внутреннего опорного потенциала, вызванный выводом, является земной отскокой.

измените выход микросхемы A, подайте усиление на землю. Это влияет на входную логику микросхемы A.Логика приема сравнивает входное напряжение с напряжением на земле внутри микросхемы, чтобы определить входное напряжение. Поэтому с логики приема на входной сигнал как будто накладывается шум от скачка на землю.

В настоящее время размер интегральных схем увеличивается, скорость выключения постоянно повышается, и если управление плохо, то помехи от наземного отскока могут повлиять на функционирование схем. Поэтому необходимо глубже понять концепцию отскока с земли и изучить ее закономерности.