En muchos casos, PCB el cableado pasará a través de orificios, almohadillas de puntos de prueba, líneas cortas cortas, etc., todos los cuales tienen capacitancia parásita, lo que inevitablemente afectará la señal. La influencia de la capacitancia en la señal debe analizarse desde el extremo de transmisión y el extremo de recepción, y tiene un efecto sobre el punto de inicio y el punto final.

Primero haga clic para ver el impacto en el transmisor de señal. Cuando una señal de paso que aumenta rápidamente llega al condensador, el condensador se carga rápidamente. La corriente de carga está relacionada con la rapidez con la que aumenta el voltaje de la señal. La fórmula de la corriente de carga es: I = C * dV / dt. Cuanto mayor sea la capacitancia, mayor será la corriente de carga, más rápido será el tiempo de subida de la señal, menor será el dt, y mayor será la corriente de carga.

Sabemos que la reflexión de una señal está relacionada con el cambio de impedancia que detecta la señal, así que para el análisis, veamos el cambio de impedancia que causa la capacitancia. En la etapa inicial de carga del condensador, la impedancia se expresa como:

Aquí, dV es en realidad el cambio de voltaje de la señal de paso, dt es el tiempo de aumento de la señal y la fórmula de impedancia de capacitancia se convierte en:

De esta fórmula, podemos obtener una información muy importante, cuando la señal de paso se aplica a la etapa inicial en ambos extremos del capacitor, la impedancia del capacitor está relacionada con el tiempo de subida de la señal y su capacitancia.

Por lo general, en la etapa inicial de carga del condensador, la impedancia es muy pequeña, menor que la impedancia característica del cableado. La reflexión negativa de la señal se produce en el condensador y la señal de voltaje negativo se superpone con la señal original, lo que da como resultado el empuje descendente de la señal en el transmisor y la no monótona de la señal en el transmisor.

Para el extremo receptor, después de que la señal llega al extremo receptor, se produce una reflexión positiva, la señal reflejada alcanza la posición del condensador, se produce ese tipo de reflexión negativa y el voltaje de reflexión negativo reflejado en el extremo receptor también provoca la señal en el receptor. final para generar corriente abajo.

Para que el ruido reflejado sea inferior al 5% de la oscilación de voltaje, que es tolerable para la señal, el cambio de impedancia debe ser inferior al 10%. Entonces, ¿cuál debería ser la impedancia de capacitancia? La impedancia de capacitancia es una impedancia paralela, y podemos usar la fórmula de impedancia paralela y la fórmula del coeficiente de reflexión para determinar su rango. Para esta impedancia en paralelo, queremos que la impedancia de capacitancia sea lo más grande posible. Suponiendo que la impedancia de capacitancia es K veces la impedancia característica del cableado de la PCB, la impedancia que siente la señal en el capacitor se puede obtener de acuerdo con la fórmula de impedancia en paralelo:

Es decir, según este cálculo ideal, la impedancia del condensador debe ser al menos 9 veces la impedancia característica de la PCB. De hecho, a medida que se carga el condensador, la impedancia del condensador aumenta y no siempre permanece en la impedancia más baja. Además, cada dispositivo puede tener inductancia parásita, lo que aumenta la impedancia. De modo que este límite de nueve veces se puede relajar. En la siguiente discusión, suponga que el límite es 5 veces.

Con un indicador de impedancia, podemos determinar cuánta capacitancia se puede tolerar. La impedancia característica de 50 ohmios en la placa de circuito es muy común, así que usé 50 ohmios para calcularla.

Se concluye que:

En este caso, si el tiempo de subida de la señal es 1ns, la capacitancia es inferior a 4 picogramos. Por el contrario, si la capacitancia es de 4 picogramos, el tiempo de subida de la señal es de 1ns en el mejor de los casos. Si el tiempo de subida de la señal es 0.5ns, esta capacitancia de 4 picogramos causará problemas.

El cálculo aquí es solo para explicar la influencia de la capacitancia, el circuito real es muy complejo, se deben considerar más factores, por lo que si el cálculo aquí es exacto no tiene importancia práctica. La clave es comprender cómo afecta la capacitancia a la señal a través de este cálculo. Una vez que tenemos una comprensión perceptiva del impacto de cada factor en la placa de circuito, podemos proporcionar la orientación necesaria para el diseño y saber cómo analizar los problemas cuando ocurren. Las estimaciones precisas requieren emulación de software.

Conclusión:

1. La carga capacitiva durante el enrutamiento de la PCB hace que la señal del extremo del transmisor produzca una corriente descendente, y la señal del extremo del receptor también producirá una corriente descendente.

2. La tolerancia de la capacitancia está relacionada con el tiempo de subida de la señal, cuanto más rápido sea el tiempo de subida de la señal, menor será la tolerancia de la capacitancia.