In vielen Fällen, PCB Die Verdrahtung verläuft durch Löcher, Testflecken, kurze Stichleitungen usw., die alle parasitäre Kapazitäten aufweisen, die das Signal unweigerlich beeinträchtigen. Der Einfluss der Kapazität auf das Signal sollte von der Sendeseite und der Empfangsseite analysiert werden und wirkt sich auf den Startpunkt und den Endpunkt aus.

Klicken Sie zuerst, um die Auswirkungen auf den Signalgeber zu sehen. Wenn ein schnell ansteigendes Stufensignal den Kondensator erreicht, wird der Kondensator schnell aufgeladen. Der Ladestrom hängt davon ab, wie schnell die Signalspannung ansteigt. Die Ladestromformel lautet: I=C*dV/dt. Je höher die Kapazität, desto höher der Ladestrom, desto schneller die Signalanstiegszeit, desto kleiner dt, desto höher auch der Ladestrom.

Wir wissen, dass die Reflexion eines Signals mit der Impedanzänderung zusammenhängt, die das Signal erfasst. Schauen wir uns also zur Analyse die Impedanzänderung an, die die Kapazität verursacht. In der Anfangsphase der Kondensatorladung wird die Impedanz ausgedrückt als:

Hier ist dV eigentlich die Spannungsänderung des Schrittsignals, dt ist die Signalanstiegszeit und die Kapazitätsimpedanzformel lautet:

Aus dieser Formel können wir eine sehr wichtige Information erhalten: Wenn das Schrittsignal an beiden Enden des Kondensators an die Anfangsstufe angelegt wird, hängt die Impedanz des Kondensators von der Signalanstiegszeit und seiner Kapazität ab.

Normalerweise ist die Impedanz in der Anfangsphase des Kondensatorladens sehr klein, geringer als die charakteristische Impedanz der Verdrahtung. Die negative Reflexion des Signals tritt am Kondensator auf, und das negative Spannungssignal wird mit dem ursprünglichen Signal überlagert, was zum Abwärtsschub des Signals am Sender und zum nicht monotonen Signal am Sender führt.

Für das empfangende Ende tritt, nachdem das Signal das empfangende Ende erreicht hat, eine positive Reflexion auf, das reflektierte Signal erreicht die Kondensatorposition, diese Art von negativer Reflexion tritt auf, und die negative Reflexionsspannung, die zum empfangenden Ende zurückreflektiert wird, verursacht auch das Signal am empfangenden Ende Ende, um Downrush zu erzeugen.

Damit das reflektierte Rauschen weniger als 5% des für das Signal tolerierbaren Spannungshubs beträgt, muss die Impedanzänderung weniger als 10% betragen. Wie hoch sollte die Kapazitätsimpedanz sein? Die Kapazitätsimpedanz ist eine Parallelimpedanz, und wir können die Parallelimpedanzformel und die Formel für den Reflexionskoeffizienten verwenden, um ihren Bereich zu bestimmen. Für diese Parallelimpedanz möchten wir, dass die Kapazitätsimpedanz so groß wie möglich ist. Unter der Annahme, dass die Kapazitätsimpedanz das K-fache der charakteristischen Impedanz der Leiterplattenverdrahtung beträgt, kann die vom Signal am Kondensator empfundene Impedanz gemäß der Parallelimpedanzformel erhalten werden:

Das heißt, nach dieser idealen Berechnung muss die Impedanz des Kondensators mindestens das 9-fache der charakteristischen Impedanz der Leiterplatte betragen. Tatsächlich nimmt die Impedanz des Kondensators beim Laden des Kondensators zu und bleibt nicht immer die niedrigste Impedanz. Darüber hinaus kann jedes Gerät eine parasitäre Induktivität aufweisen, die die Impedanz erhöht. So kann diese neunfache Grenze gelockert werden. Nehmen Sie in der folgenden Diskussion an, dass die Grenze das 5-fache beträgt.

Mit einem Impedanzindikator können wir bestimmen, wie viel Kapazität toleriert werden kann. Der Wellenwiderstand von 50 Ohm auf der Platine ist sehr verbreitet, daher habe ich 50 Ohm verwendet, um ihn zu berechnen.

Daraus wird geschlossen:

In diesem Fall beträgt die Kapazität bei einer Signalanstiegszeit von 1 ns weniger als 4 Pikogramm. Umgekehrt beträgt die Signalanstiegszeit bei einer Kapazität von 4 Pikogramm bestenfalls 1 ns. Wenn die Signalanstiegszeit 0.5 ns beträgt, verursacht diese Kapazität von 4 Pikogrammen Probleme.

Die Berechnung hier dient nur zur Erklärung des Einflusses der Kapazität, die eigentliche Schaltung ist sehr komplex, es müssen mehr Faktoren berücksichtigt werden, daher ist es nicht von Bedeutung, ob die Berechnung hier genau ist. Der Schlüssel besteht darin, zu verstehen, wie sich die Kapazität durch diese Berechnung auf das Signal auswirkt. Sobald wir die Auswirkungen jedes Faktors auf die Leiterplatte kennen, können wir die notwendige Anleitung für das Design geben und wissen, wie Probleme analysiert werden, wenn sie auftreten. Genaue Schätzungen erfordern eine Softwareemulation.

Fazit:

1. Die kapazitive Last während des PCB-Routings bewirkt, dass das Signal des Senderendes einen Downrush erzeugt, und das Signal des Empfängerendes erzeugt ebenfalls einen Downrush.

2. Die Kapazitätstoleranz hängt von der Signalanstiegszeit ab. Je schneller die Signalanstiegszeit, desto kleiner die Kapazitätstoleranz.