PCB科技 - 信號完整性研究：瞭解臨界長度，什麼是地面反彈？

瞭解臨界長度

許多人對線路臨界長度的概念非常模糊 印刷電路板, 甚至許多人根本不知道這個概念. 如果你 設計 高速電路板，但不知道這個概念, 您可以確定最終電路板可能無法穩定工作., 但您不知所措，無法調試.

臨界長度 行業中非常混亂. 有人說是3英寸, 有人說是1英寸. 我聽到了許多其他的意見, 大多數是由於對這一概念的錯誤理解造成的. 很多人說如果痕迹太長, 會引起訊號反射, 如果痕迹很短, 不會引起反射. 這種說法是非常錯誤的, 將幾個概念混合在一起. 那麼臨界長度是多少, 多少錢？, 為什麼我們要注意臨界長度?

理解臨界長度的最佳方法是從時間角度進行分析. 在上傳輸訊號需要一定的時間 印刷電路板 查出. 普通FR4板上的傳輸時間約為6英寸/納秒. 當然, 表面痕迹和內部痕迹的速度略有不同. 當軌跡上的阻抗發生突然變化時，會發生訊號反射, 這與跟踪的長度無關. 然而, 如果痕迹很短, 在源訊號升至高電平之前，反射訊號已返回到源, 傳輸的訊號將淹沒在上升沿中, 訊號波形變化不大. 如果痕迹很長, 發送端的訊號已達到高電平, 反射訊號到達源端, 然後反射訊號將疊加在高電平位置, 造成干擾. 那麼軌跡的長度就有一個臨界值. 如果大於此值, 返回訊號疊加在高電平上, 如果小於該值，則反射訊號被上升沿淹沒. 該臨界值是臨界長度. 請注意，此定義非常不準確, 因為只考慮了一個反射. 這只是為了理解這個概念.

那麼準確的定義是什麼呢？ 實際上，反射會多次發生。 儘管第一次訊號反射返回到源的時間小於訊號上升沿時間，但隨後的多次反射也將疊加在高電平位置，從而對訊號波形造成干擾。 那麼，臨界長度的合理定義應該是：能够將反射訊號的干擾控制在容許範圍內的跡線長度。 該長度的訊號往返時間比訊號上升時間短得多。 實驗中發現的經驗數據是，當印刷電路板跡線上的訊號延時大於訊號上升沿的20%時，訊號會產生明顯的振鈴。 對於上升時間為1ns的方波訊號，當印刷電路板跡線長度為0.2*2*6=1.2英寸或更大時，訊號將嚴重響鈴。 所以臨界長度是1.2英寸，大約3釐米。

你可能已經注意到了, 訊號再次上升! 再一次, the signal rise time occupies an important position in high-speed 設計.

什麼是地面炸彈

所謂“接地反彈”是指晶片內部“接地”電平相對於電路板“接地”電平的變化。 以電路板的“地”為基準，它就像晶片內部的“地”電平在不斷跳動，所以它被形象地稱為“地反彈”。 當設備輸出端的狀態轉換為另一個狀態時，接地反彈現象將導致設備的邏輯輸入端出現故障。

那麼地面炸彈“來吧?

寄生參數。 接地反彈是由引脚上的電感引起的。

我們可以用下圖直觀地解釋。 圖中開關Q的不同位置表示輸出“0”和“1”的兩種狀態。 假設由於電路狀態變化，開關Q接通RL低電平，負載電容器對地放電，隨著負載電容器電壓下降，其累積電荷流向地面，在接地回路上形成大電流浪湧。 當放電電流增大然後衰减時，此電流變化作用於接地引脚的電感LG，從而在晶片外部電路板的“接地”和晶片內部的接地之間形成一定的電壓差，如圖VG所示。 這種由輸出轉換引起的晶片內部參考地電位漂移就是地反彈。

晶片A的輸出發生變化，產生地面反彈。 這會影響晶片A的輸入邏輯。接收邏輯將輸入電壓與晶片內的接地電壓進行比較，以確定輸入。 囙此，從接收邏輯來看，就好像輸入信號本身疊加了與地面反彈雜訊相同的雜訊。

現時，集成電路的規模越來越大，開關速度不斷提高，如果控制不好，接地反彈雜訊將影響電路的功能。 囙此，有必要深入理解地面反彈的概念，研究其規律。