PCB科技 - 瞭解PCB設計中的頻寬設計科技

本文涉及印刷電子產品和印刷電路板. 我獲得了頻寬設計科技 PCB設計, 後來將同樣的原理應用到印刷電子設計中. 在本文中, 我將解釋我對頻寬的理解，以及如何將其應用於PCB和印刷電子產品.

當通過從時域到頻域的傅立葉轉換計算訊號時，訊號可能包含多個頻率分量。 時域訊號是所有包含的頻率分量的總和，訊號的形狀取決於每個單獨頻率的功率水准。 數位信號包含一個直流分量，然後是許多强度較低的交流分量，其强度隨著頻率的新增而降低。 更快的訊號意味著更高的頻率成分。 這些交流頻率中的每一個都是非常窄的頻帶，即單頻正弦波訊號。 囙此，數位信號是直流訊號加上大量正弦波訊號的總和。 純交流訊號可以是窄帶（例如正弦波），因為它們不包含直流分量。

訊號資訊位於頻率範圍內的某個位置，該資訊所需的所有頻率分量决定了頻寬。 頻寬之外的頻率是不必要的，可以通過濾波等管道拒絕，因為這些頻率不攜帶有關訊號的額外資訊。

頻寬可以被視為電信號的工作區，在該工作區內它不會遺失資訊，並且對於訊號的電力路徑（即路由）或負載也是必要的。 然後相應地設計電子設備，在最好的情况下，當訊號饋入軌跡時，它保持不變。 如果訊號速度高於記錄道或濾波器的頻寬，訊號將被修改，這通常意味著某些頻率分量將被過濾掉。 跟踪本身會有頻寬限制，

訊號的頻寬由訊號上升時間（10%-90%）决定，可以用以下經驗法則表示：

頻寬=0.35/tr（1）

訊號頻率沒有上升時間要求那麼重要，只是因為訊號不同。 即使訊號頻率完全相同，數位信號（50%占空比）和PWM訊號（10%至90%占空比）的上升和下降時間要求也不同。 在PWM訊號中，當訊號“開啟”狀態短於“關閉”狀態（90%）（占空比為10%）時，這意味著與更長的“開啟”狀態脈衝相比，上升時間必須更快。 當然，訊號頻率也很重要，因為頻率越高，其上升時間越快。 這個頻寬經驗法則是我設計與訊號頻寬相關任務的第一個工具。 很久以前，我從我大學的一比特電子設計講師那裡學到了它，從那以後，我在設計中多次使用它。

如果您選擇的RC濾波器電阻與訊號驅動器的輸出電阻大致處於相同的歐姆水准，則在計算-3dB截止頻率時也必須考慮輸出電阻。

頻寬可以視為與-3dB截止頻率相同. 截止頻率意味著此時的頻率已衰减到其原始功率水准的一半. 也可以使用其他篩檢程式. 盡可能减少串擾是有道理的 PCB堆疊 設計, 但是篩檢程式為我們提供了另一種工具來最小化它. 由RC濾波器過濾. 我選擇了一個100Ω電阻器和一個100pF電容器. 此外, 我們還量測了訊號驅動器的38Ω輸出電阻和~10pF集成電路負載電容, 必須考慮到這一點. RC濾波器小算盘顯示的截止頻率為：

F-3dB=1/2Ï俁俁（100Î俁俁俁俁+38Î俁俁）*（100pF+10pF）=10.484MHz

根據頻寬計算，頻寬的最快上升時間為0.35/10.484MHz=33.4ns。

該訊號是數位信號。 從形狀上可以看出，經過過濾後，我們沒有遺失資訊。 我們仍然可以可靠地將脈衝檢測為邏輯1，並且在下一個週期開始之前，訊號仍將足够快地變低。 此外，由於高頻諧波已衰减，囙此雜訊小得多。 通過這種管道，我成功地减少了數位匯流排跟踪和敏感感測器跟踪之間的串擾，並使感測器在不重新佈線的情况下工作。 這是通過僅過濾干擾訊號而完全不接觸類比信號來實現的，因為感測器頻寬要求高於數位匯流排。

在印刷電子產品中，將頻寬限制在適當的水准比在PCB中更重要。 限制印刷電子設備頻寬的主要原因是减少串擾引起的干擾。 通過建立阻抗和串擾方面的最佳堆棧，印刷電子設備受到了更大的限制，我需要使用轉換率有限的濾波器或訊號。 當我們考慮印刷電子設備的堆疊時，我們可以看到，相互交叉的痕迹僅由局部較薄的印刷電介質層隔開。 其厚度只有幾十微米，這意味著交叉記錄道之間的電容耦合非常强。 記錄道之間的電容取決於交叉區域和它們之間的介電層厚度。 在印刷電子產品中，跡線通常比PCB寬，並且S和電介質層比PCB薄得多，這導致跡線之間的電容更大。 較大的電容意味著較低的頻率通過該“電容”耦合。 此外，佈局區域的大小可能幾乎與產品大小相同，這意味著軌跡的長度非常長，從而新增軌跡的電感。 與較高的電容一樣，較高的電感也會影響較低的頻率。

因為涉及到各種資料和堆棧, 印刷電子產品帶來了低頻頻寬挑戰, 但是 PCB製造商 可以通過廣泛使用的已知原理和方法解决這些問題 PCB設計. 此外, 對頻寬的理解在印刷電子設計中非常重要，需要仔細考慮. 由於資料差异, 印刷電子產品中與訊號速度相關的挑戰與PCB中的挑戰類似, 但在印刷電子領域, 我們可能會面臨更少的挑戰.