PCB Teknik - PCB tüm sinyal bandwidth'i çizgi uzunluğunda nasıl düşünüyor?

PCB tahta yönlendirme uzunluğu eşleştirme ve farklı çiftler frekansı arasındaki ilişkisi

İzle uzunluğunun ve frekanslarının doğru eşleşmesi izlerin boyunca yayılan sinyal genişliğinin tümünü hesaplamalı. Bu, son birkaç yıldır farklı seri protokollerde araştırma konusu, USB4 gibi standartlar, geniş grup sinyal integritet göstericilerine özel ihtiyaçları yerleştirir. Bazı örnekler geniş grup sinyal integritet göstericileri:

Tümleşik farklı kısa konuşma

Tümleşik farklı giriş kaybı

Tümleşik farklı dönüş kaybı

Tümleşik farklılık impedance ayrılığı

"integrasyon" ile, sinyal bütünlüğünün özel aspektlerinin ilişkili frekans menzilinde uygulanmasını anlatıyoruz. Diğer sözlerde, eğer, örneğin farklı kısa konuşmayı alırsak, sinyal standartlarında belirtilen iki farklı çift arasındaki farklı kısa konuşmayı kestirmek istiyoruz. Bunun uzunluğu izlemek için neden önemli olduğunu bir dakika sonra göreceğiz.

dağılmış

Zaman alanında, HI ve LOW eyaletlerinden geçen farklı çift arasındaki sadece yarı yolun geçmesini umursuyoruz. Açıkçası, çöplük burada bir sorun oluşturuyor. Çizginin uzunluğunu belli bir toleransa sınırlandırıyor. Bu yüzden asla bir çift çizginin sonunu aynı zamanda tamamen değiştirmeyeceksin. Frekans alanında, aşağıdaki kaynaklardan dağıtılmamız gerekiyor:

Geometrik dağıtım: Bu, bağlantıların sınır koşulları ve geometrileri tarafından nedeniyor. Sonra, bağlantıların imkansızlığı geometriyle nasıl değiştiğini belirliyor.

Diyelektrik yayılması: Bu PCB substratında oluşur ve PCB'deki bağlantıların geometrisinden bağımsız. Dk dağıtımı ve kaybını dahil ediyor.

Dikkatli dağıtım: Bu dahil dağıtım kaynağı bakra zorluk modelinin nedenlerinden ve yüksek frekanslarda deri etkisinin sebebi yüzünden oluyor.

Fiber hırsızlığı parçalanması: PCB laminatlarında fiber hırsızlığı, bağlantı boyunca periyodik parçalanma değişimlerini üretir.

Çünkü bu dağıtım kaynakları her zaman sürekli uçakta bulunuyorlar, impedans, hızlığın sebebi olurlar.

ve gerçek PCB sürücüsünün frekans fonksiyonu olmak için sinyal integritesinin diğer gösterici. Dk'in gerçek bölümündeki dağıtımın, mikrostrip sürücüsünün müdahale edilmesine nasıl etkilediğini gösteren bir örnek.

Hızlı sinyali

Eğer iletişim hattı teorisiyle tanıdıysanız, impedance'in sinyal hızla yakın bir bağlantı olduğunu biliyorsunuz. PCB s ürücüsünün sinyal hızını örnek olarak alalım. Aşağıdaki çizim, sıkıntısı ve dağılması ile simulasyon grupların grup ve faz hızlarını gösterir.

Toplu hızlık ve faz hızlığı bir örnek kabon çizginin sinyali bakra a ğırlığı ve dielektrik yayılması ile.

Burada faz hızının geniş frekans menzilinde, 1MHz'den 20GHz'e kadar 2 faktörüne kadar çok farklı olduğunu görebiliriz. Fazla hızlığındaki değişiklik, burada önemli bir parametrdir çünkü bu, farklı frekans komponentleri arasındaki bağlantı boyunca yayılan hızlıdır. Bu değişiklik aracılığıyla, PCB izlerin uzunluğu uyuşturucu ve frekans eşleşmesi pratik bağlantılar için ne kadar zor olduğunu görebiliriz. Bütün frekansları hesaplamak için bir yol lazım, sadece suçsuz olarak seçilmiş kişisel frekanslar değil.

Broadband uzunluğu eşleştirme ve frekans

Uzun eşleşme ölçüsünü geliştirmek için, verilen sinyal standartlarının mümkün uzunluğu değişikliğini düşünmeliyiz. Bu saat ayrılığı TLIM diyoruz. Uzun toleranslar ve mümkün zamanlama uygulamaları için bu denklemleri yazabiliriz:

Uzunların uzunluğuna göre mümkün zamanlı değişikliklere göre değişiklik.

Burada, K fonksiyonu sadece bağlantı üzerindeki sinyalin yayılması konstansıdır. Bu da yayılması nedeniyle frekans fonksiyonudur. "Lp norm" denilen bir şeyi kullanarak mümkün uzunluğun uygulamalarını çözmek için istatistiksel metodları kullanabiliriz. Matematiklere çok derin bir şekilde karıştırmadan, sadece bu ölçü, bir fonksiyonun arasındaki RMS farklısını hesaplamak için eşittir ve sadece bir konstant ile farklı bir ortalama farklısını hesaplamak için eşittir. Bu nedenle, bazı hedef tasarım değerlerinin farklılıklarını ve sinyal integritet ölçülerinin arasındaki farklılıkları çözmek için ideal matematiksel bir araç oluşturuyor (impedance, impuls cevap verme/gecikme, karşılaştırma intensitesi, etc.).

Lp normanı kullanarak, tLIM tarafından tanımlanmış bazı üst sınırlar üzerinde mümkün uzunluğun eşleşmelerini yeniden yazabiliriz:

Uzunların uzunluğuna göre mümkün zamanlı değişikliklere göre değişiklik.

Dışarı bağlı sinyal integritet metriklerini kullanarak PCB tasarladığında, yukarıdaki denklemin bir sınır olarak kabul edilebilir: transmis çizginin boyutunu belirlediğinde, bu, farklı çizginin sonlarında ya da arasında her iki çizgi arasındaki toplam mümkün uzunluğu değişikliğine etkileyebilir. Yüksek hızlı paralel protokol. İçindekiler iletişim hatının propagasyon konstantünü bildiğiniz sürece hesaplamak kolay. Bu değer, alan çözücüsü kullanarak ve standart transmis hattı geometriyle analiz modeli kullanarak hesaplanılabilir.

Sadece hesaplamak için bazı sayıları sağlamak için, eğer yukarı gösterilen analog stripinin faz hızını kullanırsam, paralel bir sonla tamamen izole edilen izler arasındaki uzunluğun uyumlu olmadığını bulduk ve zamanlama uyumlu olması 10 ps olursa. 10ps için, bu çok yüksek hızlı dijital sinyallerin sınır hızının büyük bir parçası. Yukarıdaki çizgi için, bu 1,3041 mm uzunluğun eşittir.