Σε πολλές περιπτώσεις, PCB Η καλωδίωση θα περάσει από τρύπες, επιθέματα δοκιμής, κοντές γραμμές κλπ., όλα αυτά έχουν παρασιτική χωρητικότητα, η οποία θα επηρεάσει αναπόφευκτα το σήμα. Η επίδραση της χωρητικότητας στο σήμα πρέπει να αναλυθεί από το άκρο εκπομπής και το άκρο λήψης και έχει επίδραση στο σημείο εκκίνησης και στο τελικό σημείο.

Κάντε πρώτα κλικ για να δείτε την επίδραση στον πομπό σήματος. Όταν ένα σήμα βηματισμού που ανεβαίνει γρήγορα φτάνει στον πυκνωτή, ο πυκνωτής φορτίζεται γρήγορα. Το ρεύμα φόρτισης σχετίζεται με το πόσο γρήγορα αυξάνεται η τάση σήματος. Ο τύπος φόρτισης είναι: I = C*dV/dt. Όσο υψηλότερη είναι η χωρητικότητα, τόσο υψηλότερο είναι το ρεύμα φόρτισης, τόσο πιο γρήγορα ο χρόνος ανόδου του σήματος, τόσο μικρότερος ο dt, αυξάνει επίσης το ρεύμα φόρτισης.

Γνωρίζουμε ότι η αντανάκλαση ενός σήματος σχετίζεται με την αλλαγή της σύνθετης αντίστασης που αισθάνεται το σήμα, οπότε για ανάλυση, ας δούμε την αλλαγή της σύνθετης αντίστασης που προκαλεί η χωρητικότητα. Στο αρχικό στάδιο της φόρτισης του πυκνωτή, η σύνθετη αντίσταση εκφράζεται ως:

Εδώ, dV είναι στην πραγματικότητα η αλλαγή τάσης του σήματος βημάτων, dt είναι ο χρόνος ανόδου του σήματος και ο τύπος σύνθετης αντίστασης χωρητικότητας γίνεται:

Από αυτόν τον τύπο, μπορούμε να πάρουμε μια πολύ σημαντική πληροφορία, όταν το σήμα βημάτων εφαρμόζεται στο αρχικό στάδιο και στα δύο άκρα του πυκνωτή, η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή σχετίζεται με τον χρόνο ανόδου του σήματος και την χωρητικότητά του.

Συνήθως στο αρχικό στάδιο φόρτισης του πυκνωτή, η σύνθετη αντίσταση είναι πολύ μικρή, μικρότερη από τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση της καλωδίωσης. Η αρνητική αντανάκλαση του σήματος συμβαίνει στον πυκνωτή και το αρνητικό σήμα τάσης υπερτίθεται στο αρχικό σήμα, με αποτέλεσμα την πτώση του σήματος στον πομπό και τη μη μονοτονία του σήματος στον πομπό.

Για το άκρο λήψης, αφού φτάσει το σήμα στο άκρο λήψης, συμβαίνει θετική ανάκλαση, το ανακλώμενο σήμα φτάνει στη θέση του πυκνωτή, συμβαίνει αυτό το είδος αρνητικής ανάκλασης και η αρνητική τάση ανάκλασης που αντανακλάται πίσω στο άκρο λήψης προκαλεί επίσης το σήμα στη λήψη τέλος για να δημιουργήσει downrush.

Προκειμένου ο ανακλώμενος θόρυβος να είναι μικρότερος από το 5% της ταλάντευσης τάσης, το οποίο είναι ανεκτό για το σήμα, η αλλαγή σύνθετης αντίστασης πρέπει να είναι μικρότερη από 10%. Ποια πρέπει λοιπόν να είναι η σύνθετη αντίσταση χωρητικότητας; Η σύνθετη αντίσταση χωρητικότητας είναι μια παράλληλη σύνθετη αντίσταση και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο της παράλληλης σύνθετης αντίστασης και τον τύπο του συντελεστή ανάκλασης για να καθορίσουμε το εύρος της. Για αυτήν την παράλληλη σύνθετη αντίσταση, θέλουμε η σύνθετη αντίσταση χωρητικότητας να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη. Υποθέτοντας ότι η σύνθετη αντίσταση χωρητικότητας είναι K φορές της χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης καλωδίωσης PCB, η αντίσταση που αισθάνεται το σήμα στον πυκνωτή μπορεί να ληφθεί σύμφωνα με τον τύπο παράλληλης σύνθετης αντίστασης:

Δηλαδή, σύμφωνα με αυτόν τον ιδανικό υπολογισμό, η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή πρέπει να είναι τουλάχιστον 9 φορές η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του PCB. Στην πραγματικότητα, καθώς ο πυκνωτής φορτίζεται, η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή αυξάνεται και δεν παραμένει πάντα η χαμηλότερη σύνθετη αντίσταση. Επιπλέον, κάθε συσκευή μπορεί να έχει παρασιτική επαγωγή, η οποία αυξάνει τη σύνθετη αντίσταση. Αυτό το όριο εννέα φορές μπορεί να χαλαρώσει. Στην επόμενη συζήτηση, υποθέστε ότι το όριο είναι 5 φορές.

Με έναν δείκτη σύνθετης αντίστασης, μπορούμε να καθορίσουμε πόση χωρητικότητα μπορεί να ανεχθεί. Η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση 50 ohms στην πλακέτα κυκλώματος είναι πολύ συνηθισμένη, οπότε χρησιμοποίησα 50 ohm για να την υπολογίσω.

Συμπεραίνεται ότι:

Σε αυτή την περίπτωση, εάν ο χρόνος ανόδου του σήματος είναι 1ns, η χωρητικότητα είναι μικρότερη από 4 picograms. Αντιστρόφως, εάν η χωρητικότητα είναι 4 εικονογράμματα, ο χρόνος ανόδου του σήματος είναι 1ns στην καλύτερη περίπτωση. Εάν ο χρόνος ανόδου του σήματος είναι 0.5ns, αυτή η χωρητικότητα των 4 εικονογραμμάτων θα προκαλέσει προβλήματα.

Ο υπολογισμός εδώ είναι μόνο για να εξηγήσει την επίδραση της χωρητικότητας, το πραγματικό κύκλωμα είναι πολύ περίπλοκο, πρέπει να ληφθούν υπόψη περισσότεροι παράγοντες, οπότε το αν ο υπολογισμός εδώ είναι ακριβής δεν έχει πρακτική σημασία. Το κλειδί είναι να κατανοήσουμε πώς η χωρητικότητα επηρεάζει το σήμα μέσω αυτού του υπολογισμού. Μόλις έχουμε μια αντιληπτική κατανόηση της επίδρασης κάθε παράγοντα στην πλακέτα κυκλώματος, μπορούμε να παρέχουμε τις απαραίτητες οδηγίες για το σχεδιασμό και να γνωρίζουμε πώς να αναλύουμε προβλήματα όταν αυτά εμφανίζονται. Οι ακριβείς εκτιμήσεις απαιτούν εξομοίωση λογισμικού.

Συμπέρασμα:

1. Το χωρητικό φορτίο κατά τη δρομολόγηση PCB προκαλεί το σήμα του άκρου του πομπού να παράγει καθοδική πορεία και το σήμα του άκρου του δέκτη θα παράγει επίσης κατηφόρα.

2. Η ανοχή της χωρητικότητας σχετίζεται με το χρόνο αύξησης του σήματος, όσο πιο γρήγορος είναι ο χρόνος ανόδου του σήματος, τόσο μικρότερη είναι η ανοχή της χωρητικότητας.