In PCB de cablejat, sovint passa que s’ha d’utilitzar una línia més prima per passar per una zona on hi ha poc espai de cablejat i, a continuació, la línia es restaura a l’amplada original. Un canvi en l’amplada de la línia provocarà un canvi en la impedància, que es traduirà en una reflexió i afectarà el senyal. Llavors, quan podem ignorar aquest efecte i quan hem de considerar-ne l’efecte?

Hi ha tres factors relacionats amb aquest efecte: la magnitud del canvi d’impedància, el temps d’augment del senyal i el retard del senyal en una línia estreta.

En primer lloc, es discuteix la magnitud del canvi d’impedància. El disseny de molts circuits requereix que el soroll reflectit sigui inferior al 5% del balanceig de tensió (que està relacionat amb el pressupost de soroll del senyal), segons la fórmula del coeficient de reflexió:

La taxa de canvi aproximada de la impedància es pot calcular com a △ Z / Z1 ≤ 10%. Com probablement sabreu, l’indicador típic d’impedància en una placa és del +/- 10%, i aquesta és la causa fonamental.

Si el canvi d’impedància només es produeix una vegada, com ara quan l’amplada de la línia canvia de 8 a 6 i continua sent de 6 mil, el canvi d’impedància ha de ser inferior al 10% per assolir el requisit de pressupost de soroll que el senyal reflectit en el canvi brusc no superi el 5% de la oscil·lació de la tensió. Això de vegades és difícil de fer. Prenguem com a exemple el cas de les línies de microstrip a les plaques FR4. Calculem. Si l’amplada de la línia és de 8 mil, el gruix entre la línia i el pla de referència és de 4 mil i la impedància característica és de 46.5 ohms. Quan l’amplada de la línia canvia a 6 mil, la impedància característica esdevé 54.2 ohm i la taxa de canvi d’impedància arriba al 20%. L’amplitud del senyal reflectit ha de superar l’estàndard. Quant a l’impacte sobre el senyal, però també amb el temps d’augment del senyal i el retard del conductor fins al senyal del punt de reflexió. Però és com a mínim un problema potencial. Afortunadament, podeu resoldre el problema amb terminals de coincidència d’impedància.

Si el canvi d’impedància es produeix dues vegades, per exemple, l’amplada de la línia canvia de 8 a 6 i, a continuació, torna a canviar a 8 mil després de treure 2 cm. A continuació, en una línia d’amplada de 2 cm de llargada de 6 cm als dos extrems de la reflexió, un és que la impedància es fa més gran, la reflexió positiva i, després, la impedància es torna més petita i negativa. Si el temps entre reflexions és prou curt, les dues reflexions es poden cancel·lar mútuament, reduint l’efecte. Suposant que el senyal de transmissió és d’1 V, 0.2 V es reflecteix en la primera reflexió positiva, 1.2 V es transmet cap endavant i -0.2 * 1.2 = 0.24 V es reflecteix en la segona reflexió. Suposant que la longitud de la línia de 6 mil·límetres és extremadament curta i que les dues reflexions es produeixen gairebé simultàniament, la tensió reflectida total és de només 0.04 V, inferior al requeriment del pressupost de soroll del 5%. Per tant, si aquesta reflexió i quant afecta el senyal depèn del temps de retard en el canvi d’impedància i del temps de pujada del senyal. Els estudis i experiments demostren que, sempre que el retard en el canvi d’impedància sigui inferior al 20% del temps de pujada del senyal, el senyal reflectit no causarà cap problema. Si el temps de pujada del senyal és 1ns, el retard en el canvi d’impedància és inferior a 0.2ns corresponent a 1.2 polzades i la reflexió no és un problema. Dit d’una altra manera, en aquest cas, una longitud de cable de 6mil d’amplada inferior a 3cm no hauria de ser un problema.

Quan l’amplada del cablejat del PCB canviï, s’ha d’analitzar acuradament segons la situació real per veure si hi ha impacte. Hi ha tres paràmetres que haurien de preocupar-se: quant canvia la impedància, quant de temps augmenta el senyal i quant canvia l’amplada de la línia en forma de coll. Feu una estimació aproximada basada en el mètode anterior i deixeu el marge que convingui. Si és possible, intenteu reduir la longitud del coll.

Cal assenyalar que en el processament real de PCB, els paràmetres no poden ser tan precisos com els de la teoria. La teoria pot proporcionar orientacions per al nostre disseny, però no es pot copiar ni dogmàticament. Al cap i a la fi, es tracta d’una ciència pràctica. El valor estimat s’ha de revisar segons la situació real i aplicar-lo al disseny. Si no teniu experiència, sigueu conservador i ajusteu-vos al cost de fabricació.