PCB Teknik - PCB izleme genişliğinin değişikliklerinden sebep olan düşünceler

PCB sürücüsünde, böyle bir durum sık sık oluyor: izler belli bir alandan geçtiğinde, o alandaki sınırlı sürücük alanı yüzünden daha ince bir çizgi kullanılmalı. Bu bölgeden geçtikten sonra, çizgi orijinal genişliğine döner. İzle genişliğinde değişiklikler impedans değişikliklerine sebep olacak. Bu yüzden sinyali etkileyecek yansıtlar oluşacak. Hangi koşullarda bu etkisi görmezden gelebilir ve hangi koşullarda etkisini düşünmeliyiz? Bu etkisiyle ilgili üç faktör var: impedans değişimlerinin büyüklüğü, sinyal yükselmesi zamanı ve kısa hatta sinyal gecikmesi.

İlk önce impedans değişikliğinin büyüklüğünü tartışın. Birçok devrelerin tasarımı voltaj dönüşünün %5'inden az olmasını gerekiyor (bu sinyalin gürültüsü bütçesine bağlı), refleksiyonun koefitörlü formülüne göre: ρ=(Z2-Z1)/(Z2+Z1) =₳Z /(₳Z +2Z1)â·137;¤ 5% impedanın yaklaşık değiştirme oranının ihtiyacı hesaplanabilir: ₳Z/Z1 â 13º7â;¤10%

Devre kurulundaki tipik impedans indeksi %10, bu da kök sebebi.

Eğer impedans değişikliği sadece bir kez olursa, örneğin, çizgi genişliğinin 8 milden 6 mil'e değiştiğinden sonra, genişliğin 6 mil korunacaktır. Ses bütçesinin ihtiyacını sağlamak için aniden değişiklikte sinyal refleks sesi voltaj dönüşünün %5'inden fazlasını sağlamak için, impedans değişikliği %10'den az olmalı. Bunu bazen yapmak zordur. FR4 çarşafındaki mikrostrip çizgisinin durumu örnek olarak alın, hesaplayalım. Eğer çizgi genişliği 8 mil olursa, çizgi ve referens uçağının arasındaki kalınlığı 4 mil ve karakteristik impedance 46,5 mil oluyor. Çizgi genişliği 6 mil'e değiştikten sonra, karakteristik impedans 54,2 ohm oluyor ve impedans değiştirme oranı %20'e ulaşır. Yükselmiş sinyalin genişliği standartları aşmalı. Sinyal etkisi ile ilgili, sinyal yükselmesi zamanıyla ve sürücü sonundan yansıma noktasına kadar sinyal gecikmesi de bağlı. Ama en azından bu potansiyel bir sorun noktası. Neyse ki, bu sırada imfaz uygulama sonuçlarıyla sorun çözebilir.

Eğer impedans iki kere değişirse, örneğin, çizgi genişliğin 8 milden 6 mil'e kadar değişirse, 2 cm çıkardıktan sonra 8 mil'e dönüşür. Sonra 2 cm uzun ve 6 mil genişliğinin ikisinin ucundaki refleksiyon olacak. impedans büyüdüğünde, etkilendikten sonra pozitif, impedans daha küçük ve negatif etkilendirme oluşur. Eğer iki refleks arasındaki aralık yeterince kısa olursa, iki refleks birbirlerini iptal edebilir, bu yüzden etkileri azaltır. İletim sinyali 1V, 0.2V düzenli bir refleks içinde yansıtılır, 1.2V ileri gönderilmeye devam ediyor ve -0.2*1.2 = 0.24V ikinci refleks içinde yansıtılır. 6 mil çizginin uzunluğunun çok kısa olduğunu tahmin ediyoruz ve iki yansıma neredeyse aynı zamanda oluyor, toplam yansıtma voltasyonu sadece 0,04V'dir, ki ses bütçesinin ihtiyacının %5'inden az. Bu nedenle, bu yansıtma sinyali etkileyip ne kadar etkileyip, impedans değişimlerinde ve sinyal yükselmesi zamanıyla ilgili zamanla ilişkilendiğini düşünüyor mu? Araştırmalar ve deneyler, impedans değişikliğinin zamanının %20'inden az olduğu sürece, yansıtılmış sinyal sorunlara neden olmayacak. Eğer sinyal yükselmesi zamanı 1 ns ise, impedans değişiminin zamanının geçirmesi 0,2 ns'den az, 1,2 inç ile uyumlu ve yansıtması sorunlara sebep olmayacak. Diğer kelimelerde, bu örnek, 6 mil genişliğinin uzunluğu 3 cmden az olduğu sürece sorun yok.

PCB izleme genişliği değiştiğinde, gerçek durumlara göre dikkatli analiz etmek gerekir, etkisi yaratacak mı. Dikkatini çekmek için üç parametre var: impedans değişikliği ne kadar büyük, sinyal yükselmesi zamanı ve boynunun şeklindeki çizgi genişliğin değişikliğinin ne kadar uzun süredir. Yukarıdaki yönteme göre yaklaşık tahmin ederek, bazı sınırı uygun olarak bırakın. Mümkün olursa, boynunun uzunluğunu azaltmaya çalış.

Gerçek PCB sürecinde parametreler teori kadar tam olarak olamaz. Teorik tasarımımız için doğruluğu sağlayabilir ama kopyalanmaz ya da dogmatik olamaz. Sonuçta bu pratik bir bilim. Tahmin edilen değer gerçek durumlara göre uygun bir şekilde yenilenmeli ve sonra PCB tasarımına uygulamalı.