PCB Teknik - PCB devre tasarımında geçici sinyal analizi

PCB tahtasında geçici bağlantılarda ve elektrik hatlarında geçici cevaplar, küçük hatalar, zamanlama çökmesi ve diğer sinyal bütünlük sorunlarından sorumlu. Geçici sinyal analizi kullanarak mükemmel bir devre tasarlamak için dizayn adımlarını belirleyebilirsiniz.

Basit devrelerde geçici sinyal analizi kontrol edilebilir ve el olarak hesaplanır, zamanında geçici cevap çizelmesine izin verir. Daha karmaşık devreler elimden analiz etmek zor olabilir. Bunun yerine, simülatör tasarımı sırasında geçici sinyal analizi için simulatörü kullanabilirsiniz. Doğru tasarım yazılımıyla kodlama yeteneklerine ihtiyacınız bile yok.

Formal olarak, ilk sıradaki lineer ya da lineer değişiklik denklemler (autonomo ya da autonomo olmayan) olarak yazılabilir devrelerde geçici olabilir. Geçici cevaplar birçok şekilde belirlenebilir.

Zaman saldırgan devre içinde geçici bir cevap vermeden üç durumdan biridir:

Çok berbat: Yavaş cevap bozulması, oscilasyon yok

Kritik damlası: Hızlı yıkılma cevabı, oscilasyon yok

Aşağılık: Aşağılı oscillatör cevabı

Simülasyon tarafından geçici sinyal analiz simülasyonlarını şematik tarafından doğrudan çalışabilirsiniz. Bu devre davranışının iki parçasını düşünmesi gerekiyor:

Sürücü sinyali. Bu, geçici cevabı neden eden girdi voltaj/ağımdaki seviyedeki değişiklikleri belirliyor. Bu iki sinyal seviyesi arasındaki deği şiklik (yani dijital değiştirme sinyali), a ğımdaki girdi sinyal seviyesindeki düşük veya sıkıştırma veya sürücü sinyalindeki diğer suçsuz değişiklik olabilir. Sinusoidal sinyal kullanarak ya da sürücü için istekli periyodik dalga formu kullanarak düşünebilirsiniz. Sinyal iki seviye arasında değiştiğinde sınırlı yükselme zamanı da düşünebilirsiniz.

İlk şartlar. Bu, sürücü sinyali fırlatıldığında ya da sürücü dalga formu a çıldığında devre durumunu belirliyor. t=0 zamanda devre başlangıçt a stabil bir durumda (yani devrede önceki geçici bir cevap yok). Başlangıç koşulları belirtilmezse, voltaj ve akışı t=0'da 0 olarak kabul edilir.

Simülasyon çalıştıktan sonra, girdi sinyali ve çıkışı kaplayan bir çıkış verilirsiniz, sinyal seviyelerindeki değişikliklerin geçici tepkilerin nasıl oluşturduğunu görebilirsiniz. Dijital sinyalleri değiştirme örneki aşağıda gösterilir. Bu devrede ilk koşullar belirlenmediğini tahmin ediyoruz. Ağımdaki sergilerin geçici cevabı yetersiz bir zarar yüzünden şiddetli aşağılık ve indirme gösteriyor. Buradaki bir çözüm, kaynakta bazı seri dirençlerini arttırmak için. Daha iyi bir çözüm ise devredeki induktansını azaltmak veya kapasitenin arttırmak, cevap lanet bir duruma girmesi.

Geçici sinyal analiz sonuçlarının örneği

Geçici sinyal analizinden sonra şematik diagram ve düzenleme

Yukarıdaki şekildeki çıkış, yansıtma dalga formu simülasyonunda görülen, olay ve yansıtılmış dalgalar sonra dizim simülasyonunda karşılaştırılır. Bu durumdaki fark şu ki, PCB'deki parazitik etkileri hesaplamayan bir şematik içinde çalışıyoruz. Görüntü sonrası simülasyonunda, parazitasyon düşünüler ve geçici sinyal analizinizin sonuçları üzerindeki çantayı azaltmak için dizim veya çubuklara bazı değişiklikler yapmanızı bilgilendirebilir.

Eğer yukarıdaki sonuçlar gönderme hatının düzenlenmesinden sonra sinyal integritet simülasyonunda görülürse, bir çözüm, bağlantısında döngü induktiyasını azaltmak ve kapasitenin proporsyonel olarak azaltmak. Bu devreyi özellik impedance değiştirmeden artıracak. Bu da devredeki rezonant frekansiyonu daha yüksek değere taşıyor, yüzük amplitüsünü azaltıyor. Sürücüyü seride bağlamak başka bir seçenek.

Sıfır analiz polu

Zaman alanı simülasyonuna alternatif bir yaklaşım sıfır pol analizi kullanmak. Teknik devreleri Laplace alanına götürür ve devredeki polları ve sıfır hesaplar. Bu sizi hemen devrede geçici sinyal cevabının nasıl davrandığını görmeye izin verir. Bu tür simülasyon hâlâ geçici sinyal analizinde başlangıç koşullarına sahip olabilir, böylece sonuçlar daha genel. Ancak, geçici sinyalin büyüklüğünü doğrudan göremezsiniz çünkü girdi dalga formunun davranışlarını açık olarak düşünmüyorsunuz.

Geçici sinyal analizinde sabitçilik ve dayanılmaz

Burada notlamak için bir şey, geri dönüşü içeren devredeki instabiliyetin potansiyeli. Tipik bir devre içinde PCB şematik ve düzeni kontrol edeceksiniz ve neredeyse her zaman stabil bir geçici sinyalle karşılaşacaksınız. Yukarıdaki örnek stabil bir cevap gösteriyor. Son zamanlarda geçici oscilasyonlarına rağmen sinyal sonunda sabit durumda yıkılır. Güçlü tepki verici devrelerinde geçici oscilasyon sürekli istikrarlı ve zaman boyunca büyüdü.

Amplifikatörler, sıcak fluksiyonlar veya güçlü a şağılanmış cevaplar, güçlü feedback varlığında sabitlenmiş ve doğuşturulmuş olmak için amplifikatörün cevabını kullanarak bilinen bir durum. Satıntılı bir zaman saldırgan devre sonunda bu sabitlenmeyen amplitüsü sürekli bir seviye dengelenmesini sağlayacak.

Geçici sinyal analizinde, zaman alanında dayanılmazlığı kolayca bulabilirsiniz; Bu, kaynaklı çıkış artımıyla lanet olası durumda olacak. Sıfır pol analizinde gerçek kısmı pozitif.