In PCB zapojení, často se stává, že pro průchod oblastí, kde je omezený prostor pro zapojení, musí být použita tenčí linka, a poté se vedení obnoví na původní šířku. Změna šířky linky způsobí změnu impedance, což bude mít za následek odraz a ovlivní signál. Kdy tedy můžeme tento efekt ignorovat a kdy musíme jeho účinek zvážit?

S tímto efektem souvisí tři faktory: velikost změny impedance, doba náběhu signálu a zpoždění signálu na úzkém vedení.

Nejprve je diskutována velikost změny impedance. Konstrukce mnoha obvodů vyžaduje, aby odražený šum byl menší než 5% výkyvu napětí (což souvisí s rozpočtem šumu na signálu), podle vzorce koeficientu odrazu:

Přibližnou rychlost změny impedance lze vypočítat jako △ Z/Z1 ≤ 10%. Jak pravděpodobně víte, typický indikátor impedance na desce je +/- 10%, a to je hlavní příčina.

Pokud ke změně impedance dojde pouze jednou, například když se šířka čáry změní z 8 mil na 6 mil a zůstane 6 mil, změna impedance musí být menší než 10%, aby byl splněn požadavek rozpočtu na šum, který hluk odražený od signálu při náhlé změně dělá nepřekračujte 5% kolísání napětí. To je někdy obtížné. Vezměte si příklad mikropáskových linek na deskách FR4. Pojďme vypočítat. Pokud je šířka čáry 8 mil, tloušťka mezi čarou a referenční rovinou je 4 mil a charakteristická impedance je 46.5 ohmů. Když se šířka linky změní na 6 mil, charakteristická impedance se stane 54.2 ohmů a rychlost změny impedance dosáhne 20%. Amplituda odraženého signálu musí překročit standard. Jak velký dopad na signál, ale také s dobou náběhu signálu a časovým zpožděním od řidiče k signálu bodu odrazu. Ale je to přinejmenším potenciální problémové místo. Naštěstí můžete problém vyřešit pomocí svorek pro přizpůsobení impedance.

Pokud se změna impedance stane například dvakrát, šířka čáry se změní z 8 mil na 6 mil. A poté se po vytažení 8 cm změní zpět na 2 mil. Pak ve 2 cm dlouhé 6 mil široké čáře na obou koncích odrazu, jeden je impedance se zvětší, pozitivní odraz, a pak se impedance zmenší, negativní odraz. Pokud je doba mezi odrazy dostatečně krátká, mohou se tyto dva odrazy navzájem rušit, což snižuje účinek. Za předpokladu, že je přenosový signál 1 V, 0.2 V se odráží v prvním pozitivním odrazu, 1.2 V se přenáší dopředu a -0.2*1.2 = 0.24 V se odráží zpět ve druhém odrazu. Za předpokladu, že délka linky 6 mil je extrémně krátká a dva odrazy se vyskytují téměř současně, je celkové odražené napětí pouze 0.04 V, což je méně než 5%požadavek na rozpočet hluku. Zda a jak moc tento odraz ovlivňuje signál, závisí tedy na časovém zpoždění při změně impedance a době náběhu signálu. Studie a experimenty ukazují, že dokud je zpoždění při změně impedance menší než 20% doby náběhu signálu, odražený signál nezpůsobí problém. Pokud je doba náběhu signálu 1ns, pak je zpoždění při změně impedance menší než 0.2ns odpovídající 1.2 palce a odraz není problém. Jinými slovy, v tomto případě by 6mil široký drát menší než 3 cm neměl být problém.

Když se změní šířka kabeláže desky plošných spojů, měla by být pečlivě analyzována podle skutečné situace, aby se zjistilo, zda nedošlo k nějakému nárazu. Existují tři parametry, které je třeba znepokojovat: jak moc se mění impedance, jak dlouho trvá doba náběhu signálu a jak dlouho se mění krční část šířky čáry. Na základě výše uvedené metody proveďte hrubý odhad a podle potřeby ponechejte určitou rezervu. Pokud je to možné, zkuste zkrátit délku krku.

Je třeba zdůraznit, že ve skutečném zpracování PCB nemohou být parametry tak přesné jako teoreticky. Teorie může poskytnout vodítko pro náš návrh, ale nemůže být kopírována ani dogmatická. Koneckonců je to praktická věda. Odhadovaná hodnota by měla být revidována podle skutečné situace a poté použita na návrh. Pokud se cítíte nezkušení, buďte konzervativní a přizpůsobte se výrobním nákladům.