PCB Teknik - PCB tasarımında bandwidth tasarım tekniklerini anlayın

Bu makale yazılmış elektronik ve PCB ile ilgili. PCB tasarımı için bandwidth tasarım teknolojisini aldım, sonra da elektronik tasarımı için aynı prensipleri uyguladım. Bu makale, bandwidth anlayışımı ve PCB'lere nasıl uygulayacağımı ve basılı elektroniklere açıklayacağım.

Sinyal Fourier tarafından zaman alanından frekans alanına dönüştürüldüğünde sinyal birkaç frekans komponenti içerir. Zaman alanı tüm frekans komponentlerinin toplamıdır ve sinyalin şekli her kişisel frekansların güç seviyesine bağlı. Dijital sinyal bir DC komponenti içerir, sonra birçok az a ğırlık AC komponenti ve frekans arttığı sürece onun şiddetini azaltır. Hızlı sinyaller daha yüksek frekans komponentleri anlamına gelir. Bu AC frekanslarının her biri çok kısa bir frekans grubu, yani tek frekans sinus dalga sinüsü sinüsü sinüsü sinüsü sinüsü. Bu yüzden, dijital sinyal DC sinyalinin toplamı artı büyük bir sayı sinus dalga sinyalleri. Temiz AC sinyalleri, DC komponentleri içerilmediği için (sinus dalgaları gibi) kısa grup olabilir.

Sinyal bilgileri frekans menzilinde bir yerde bulundur ve bu bilgiler için gereken tüm frekans komponentleri bandwidth'i belirliyor. Band genişliğinin dışında frekanslar gereksiz ve filtreye göre reddedilebilir, çünkü bu frekanslar sinyal hakkında fazla bilgi taşımıyor.

Bandwidth, bilgi kaybetmeyen elektrik sinyalinin çalışma alanı olarak kabul edilebilir ve elektrik yolu (yani rotasyon) veya sinyalin yükü için de gerekli. Sonra elektronik ekipmanları böyle tasarlayın. En iyi durumda, sinyal izlerine beslendiğinde, değişiklik kalır. Eğer sinyal hızı izlerin veya filtrünün bandwidth'inden yüksektirse, sinyal değiştirilecek, yani genelde bazı frekans komponentlerinin filtr edileceğini anlamına gelir. İzleme kendisi bandwidth sınırları olacak.

Sinyal genişliği sinyal yükselmesi zamanı (yüzde 10 ile 90%) tarafından belirlenir, bu da aşağıdaki parmağın kuralları tarafından ifade edilebilir:

Band genişliği = 0.35 / tr(1)

Sinyal frekansı artma zamanının şartı kadar önemli değil, sadece sinyal farklı olduğu için. Sinyal frekansı tam olarak aynı olsa bile, dijital sinyal (50% görev döngüsü) ve PWM sinyali (10% ile 90% görev döngüsü) sayısı yükselmesi ve düşürme zamanının ihtiyaçları farklıdır. PWM sinyalinde, sinyal "on" durumu "off" durumu (90%) (görev döngüsü 10%) kadar kısa olduğunda, bu demek oluyor ki artış zamanı "on" durumu puls çoğu ile karşılaştırılması daha hızlı olmalı. Elbette, sinyal frekansı da çok önemlidir, çünkü frekansların yükselmesi, yükselmesi hızlı olması gerekiyor. Bu parmağın bandwidth kuralı sinyal genişliği ile ilgili dizayn görevlerinin ilk aracı. Uzun zamandır üniversitemin elektronik tasarımdaki bir öğrenciden öğrendim. O zamandan beri dizaynda çok kez kullandım.

Eğer seçtiğiniz RC filtr direksiyonu sinyal sürücüsünün çıkış direksiyonu yaklaşık olarak aynı ohmik seviyesinde ise, çıkış direksiyonu -3dB kesim freksiyonu hesapladığında da hesaplamalıyız.

- 3dB kesim frekansıyla aynı görülebilir. Kıpırdama frekansı, bu zamanda frekansiyonun orijinal güç seviyesinin yarısına ulaştığını anlamına gelir. Diğer filtreler de kullanılabilir. En iyi PCB stack tasarımı ile karışık konuşmayı küçültmek mantıklı, fakat filtr onu küçültmek için bize başka bir araç sağlıyor. RC filtrü tarafından silmiş. 100Ω direktörü ve 100pF kapasitörü seçtim. Ayrıca, sinyal sürücüsünün 38Ω çıkış direksiyonunu ve ~10pF IC yükleme kapasitesini de ölçerdik. Bu konuda hesaplanılmalı. RC filtr hesaplayıcısı tarafından gösterilen kesilme frekansı:

F-3dB = 1/2π(100Ω + 38Ω)*(100pF + 10pF) = 10,484MHz

Band genişliğinin hesaplamasına göre, bandwidth'in en hızlı yükselme zamanı 0,35 / 10.484MHz = 33,4ns.

Sinyal bir dijital sinyaldir. Şekilden, filtreden sonra bilgi kaybetmediğimizi görebiliriz. Hâlâ güvenilir olarak pulsuyu bir mantıklı olarak tanıyabiliriz ve sinyal gelecek döngü başlamadan önce hâlâ yeterince hızlı düşüşecek. Ayrıca, yüksek frekans harmonik düşürüldüğünden beri daha az gürültü var. Bu şekilde, dijital otobüs izleri ve duyarlı sensör izleri arasındaki karışık konuşmayı başarıyla azalttım ve sensörü yeniden yazmadan çalıştım. Bu sadece araştırma sinyallerini filtrelemek ve analog sinyallerine hiç dokunmayarak başarılıyor, çünkü sensor bandwidth ihtiyaçları dijital otobüsünden daha yüksektir.

Yazılı elektronikte, uygun bir seviye kadar bandwidth sınırlaması PCB'den daha önemlidir. Bastırılmış elektronikteki bandwidth sınırlamasının en önemli sebebi, karışık konuşma yüzünden sebep olan araştırmaları azaltmak. İmparatorluk ve karşılaştırma konuşması konusunda en iyisini kurarak, basılmış elektronik daha sınırlı ve sınırlı düşük hızla filtreler veya sinyaller kullanmam gerekiyor. Yazılı elektronik aygıtların toplamasını düşündüğümüzde birbirimizi kesen izler sadece yerel olarak ince yazılmış dielektrik katı tarafından ayrıldığını görebiliriz. Onun kalınlığı sadece on mikrondur, yani kesilmiş izler arasındaki kapasitet bağlantısı çok güçlü. İzlerin arasındaki kapasitet, aralarındaki deliektrik katının kalıntısına bağlı. Bastırılmış elektronik ürünlerde, izler genellikle PCB'lerden daha genişliyor ve S ve dielektrik katları PCB'lerden daha ince, bu yüzden izler arasındaki daha büyük kapasiteye sebep olur. Daha büyük bir kapasitet, bu "kapasitet" ile düşük bir frekans birleştirildiğini anlamına gelir. Ayrıca, düzenleme alanının büyüklüğü ürün boyutu ile neredeyse aynı olabilir. Yani izlerin uzunluğu çok uzun, bu yüzden izlerin induktansını arttırır. Yüksek kapasitet gibi, yüksek induktans düşük frekansları etkiler.

Çeşitli materyaller ve paketler yüzünden, basılmış elektronik ürünler düşük frekans bandwidth zorlukları getirdi, fakat PCB üreticileri PCB tasarımında geniş kullanılan bilinen prensipler ve metodlar ile bu sorunları çözebilir. Ayrıca, basılı elektronik tasarımında bandwidth anlama çok önemlidir ve dikkatli düşünce gerekiyor. Material farklılıkları yüzünden, basılı elektronik hızındaki sinyal hızla ilgili sorunlar PCB'lerde benziyor, ama basılı elektroniklerde daha az hallengelerle karşılaşabiliriz.