In PCB , συχνά συμβαίνει ότι πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια λεπτότερη γραμμή για να περάσει από μια περιοχή όπου υπάρχει περιορισμένος χώρος καλωδίωσης και στη συνέχεια η γραμμή να αποκατασταθεί στο αρχικό της πλάτος. Μια αλλαγή στο πλάτος της γραμμής θα προκαλέσει μια αλλαγή στην σύνθετη αντίσταση, η οποία θα έχει ως αποτέλεσμα την ανάκλαση και θα επηρεάσει το σήμα. Πότε λοιπόν μπορούμε να αγνοήσουμε αυτό το αποτέλεσμα και πότε πρέπει να λάβουμε υπόψη το αποτέλεσμά του;

Τρεις παράγοντες σχετίζονται με αυτό το αποτέλεσμα: το μέγεθος της αλλαγής σύνθετης αντίστασης, ο χρόνος ανόδου του σήματος και η καθυστέρηση του σήματος σε μια στενή γραμμή.

Αρχικά, συζητείται το μέγεθος της αλλαγής σύνθετης αντίστασης. Ο σχεδιασμός πολλών κυκλωμάτων απαιτεί ο ανακλώμενος θόρυβος να είναι μικρότερος από το 5% της ταλάντευσης τάσης (που σχετίζεται με τον προϋπολογισμό θορύβου στο σήμα), σύμφωνα με τον τύπο του συντελεστή ανάκλασης:

Το κατά προσέγγιση ποσοστό μεταβολής της σύνθετης αντίστασης μπορεί να υπολογιστεί ως △ Z/Z1 ≤ 10%. Όπως πιθανώς γνωρίζετε, ο τυπικός δείκτης σύνθετης αντίστασης σε έναν πίνακα είναι +/- 10%, και αυτή είναι η βασική αιτία.

Εάν η αλλαγή σύνθετης αντίστασης πραγματοποιηθεί μόνο μία φορά, όπως όταν το πλάτος γραμμής αλλάζει από 8mil σε 6mil και παραμένει 6mil, η αλλαγή σύνθετης αντίστασης πρέπει να είναι μικρότερη από 10% για να επιτευχθεί η απαίτηση προϋπολογισμού θορύβου που κάνει το σήμα να αντανακλά θόρυβο κατά την απότομη αλλαγή δεν υπερβαίνει το 5% της ταλάντευσης τάσης. Αυτό μερικές φορές είναι δύσκολο να γίνει. Πάρτε ως παράδειγμα την περίπτωση των γραμμών microstrip στις πλάκες FR4. Ας υπολογίσουμε. Εάν το πλάτος της γραμμής είναι 8mil, το πάχος μεταξύ της γραμμής και του επιπέδου αναφοράς είναι 4mil και η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση είναι 46.5 ohms. Όταν το πλάτος της γραμμής αλλάξει σε 6mil, η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση γίνεται 54.2 ohm και ο ρυθμός αλλαγής της σύνθετης αντίστασης φτάνει το 20%. Το πλάτος του ανακλώμενου σήματος πρέπει να υπερβαίνει το πρότυπο. Όσο για το πόσο αντίκτυπο στο σήμα, αλλά και με το χρόνο ανόδου του σήματος και την χρονική καθυστέρηση από τον οδηγό στο σήμα του σημείου ανάκλασης. Αλλά είναι τουλάχιστον ένα πιθανό σημείο προβλημάτων. Ευτυχώς, μπορείτε να λύσετε το πρόβλημα με τερματικά αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης.

Εάν η αλλαγή της σύνθετης αντίστασης συμβεί δύο φορές, για παράδειγμα, το πλάτος της γραμμής αλλάζει από 8mil σε 6mil και, στη συνέχεια, αλλάζει ξανά σε 8mil μετά το τράβηγμα 2cm. Στη συνέχεια, σε μήκος 2 εκατοστά, πλάτος 6 χιλιοστά, στα δύο άκρα της αντανάκλασης, η μία είναι ότι η σύνθετη αντίσταση γίνεται μεγαλύτερη, θετική αντανάκλαση και, στη συνέχεια, η σύνθετη αντίσταση γίνεται μικρότερη, αρνητική αντανάκλαση. Εάν ο χρόνος μεταξύ των αντανακλάσεων είναι αρκετά σύντομος, οι δύο αντανακλάσεις μπορεί να ακυρωθούν μεταξύ τους, μειώνοντας το αποτέλεσμα. Υποθέτοντας ότι το σήμα μετάδοσης είναι 1V, 0.2V αντανακλάται στην πρώτη θετική ανάκλαση, 1.2V μεταδίδεται προς τα εμπρός και -0.2*1.2 = 0.24V αντανακλάται πίσω στη δεύτερη αντανάκλαση. Υποθέτοντας ότι το μήκος της γραμμής 6mil είναι εξαιρετικά μικρό και οι δύο ανακλάσεις συμβαίνουν σχεδόν ταυτόχρονα, η συνολική ανακλώμενη τάση είναι μόνο 0.04V, μικρότερη από την απαίτηση προϋπολογισμού θορύβου 5%. Επομένως, εάν και πόσο επηρεάζει αυτή η αντανάκλαση το σήμα εξαρτάται από τη χρονική καθυστέρηση στην αλλαγή της σύνθετης αντίστασης και τον χρόνο ανόδου του σήματος. Μελέτες και πειράματα δείχνουν ότι όσο η καθυστέρηση στην αλλαγή της σύνθετης αντίστασης είναι μικρότερη από το 20% του χρόνου ανόδου του σήματος, το ανακλώμενο σήμα δεν θα προκαλέσει πρόβλημα. Εάν ο χρόνος ανόδου του σήματος είναι 1ns, τότε η καθυστέρηση στην αλλαγή της σύνθετης αντίστασης είναι μικρότερη από 0.2ns που αντιστοιχεί σε 1.2 ίντσες και η αντανάκλαση δεν αποτελεί πρόβλημα. Με άλλα λόγια, σε αυτή την περίπτωση, ένα καλώδιο πλάτους 6mil μικρότερο από 3cm δεν θα πρέπει να αποτελεί πρόβλημα.

Όταν αλλάζει το πλάτος της καλωδίωσης του PCB, θα πρέπει να αναλυθεί προσεκτικά σύμφωνα με την πραγματική κατάσταση για να διαπιστωθεί εάν υπάρχει οποιαδήποτε πρόσκρουση. Υπάρχουν τρεις παράμετροι που πρέπει να ανησυχούν: πόσο αλλάζει η σύνθετη αντίσταση, πόσος χρόνος ανόδου του σήματος και πόσο αλλάζει το τμήμα του πλάτους της γραμμής που μοιάζει με λαιμό. Κάντε μια πρόχειρη εκτίμηση με βάση την παραπάνω μέθοδο και αφήστε κάποιο περιθώριο ανάλογα με την περίπτωση. Εάν είναι δυνατόν, προσπαθήστε να μειώσετε το μήκος του λαιμού.

Πρέπει να επισημανθεί ότι στην πραγματική επεξεργασία PCB, οι παράμετροι δεν μπορούν να είναι τόσο ακριβείς όσο αυτές στη θεωρία. Η θεωρία μπορεί να παρέχει καθοδήγηση για το σχεδιασμό μας, αλλά δεν μπορεί να αντιγραφεί ή να δογματική. Άλλωστε, αυτή είναι μια πρακτική επιστήμη. Η εκτιμώμενη αξία θα πρέπει να αναθεωρηθεί ανάλογα με την πραγματική κατάσταση και στη συνέχεια να εφαρμοστεί στο σχέδιο. Εάν αισθάνεστε άπειροι, να είστε συντηρητικοί και να προσαρμόζεστε στο κόστος κατασκευής.