در بسیاری از موارد، PCB سیم کشی از سوراخ ها ، لنت های نقطه آزمایش ، خطوط کوتاه کوتاه و غیره عبور می کند که همه آنها دارای خازن انگلی هستند که به ناچار روی سیگنال تأثیر می گذارد. تأثیر خازن بر روی سیگنال باید از انتهای فرستنده و انتهای دریافت کننده تجزیه و تحلیل شود و بر نقطه شروع و نقطه پایان تأثیر می گذارد.

ابتدا کلیک کنید تا تاثیر روی فرستنده سیگنال را ببینید. هنگامی که یک سیگنال پله ای با سرعت بالا به خازن می رسد ، خازن به سرعت شارژ می شود. جریان شارژ به سرعت افزایش ولتاژ سیگنال مربوط می شود. فرمول فعلی شارژ عبارت است از: I = C*dV/dt. هرچه ظرفیت خازنی بیشتر باشد ، جریان شارژ بیشتر است ، زمان افزایش سیگنال سریعتر ، dt کوچکتر ، همچنین جریان شارژ بیشتر است.

ما می دانیم که بازتاب یک سیگنال به تغییر امپدانس سیگنال مربوط می شود ، بنابراین برای تجزیه و تحلیل ، تغییر امپدانس خازنی را بررسی می کنیم. در مرحله اولیه شارژ خازن ، امپدانس به صورت زیر بیان می شود:

در اینجا ، dV در واقع تغییر ولتاژ سیگنال مرحله است ، dt زمان افزایش سیگنال است و فرمول امپدانس خازن به صورت زیر است:

از این فرمول ، می توانیم اطلاعات بسیار مهمی بدست آوریم ، هنگامی که سیگنال گام به مرحله اولیه در دو انتهای خازن اعمال می شود ، امپدانس خازن به زمان افزایش سیگنال و ظرفیت آن مربوط می شود.

معمولاً در مرحله اولیه شارژ خازن ، امپدانس بسیار کوچک است ، کمتر از امپدانس مشخصه سیم کشی. بازتاب منفی سیگنال در خازن اتفاق می افتد و سیگنال ولتاژ منفی با سیگنال اصلی روی هم قرار می گیرد و در نتیجه باعث پایین آمدن سیگنال در فرستنده و غیر یکنواخت شدن سیگنال در فرستنده می شود.

برای انتهای دریافت کننده ، پس از رسیدن سیگنال به انتهای دریافت کننده ، بازتاب مثبت رخ می دهد ، سیگنال منعکس شده به موقعیت خازن می رسد ، این نوع بازتاب منفی رخ می دهد و ولتاژ بازتاب منفی منعکس شده به انتهای گیرنده نیز باعث ایجاد سیگنال در گیرنده می شود پایان برای تولید downrush.

برای اینکه نویز منعکس شده کمتر از 5 درصد نوسان ولتاژ باشد که برای سیگنال قابل تحمل است ، تغییر امپدانس باید کمتر از 10 درصد باشد. بنابراین امپدانس خازن باید چقدر باشد؟ امپدانس خازنی یک امپدانس موازی است و ما می توانیم از فرمول امپدانس موازی و فرمول ضریب انعکاس برای تعیین محدوده آن استفاده کنیم. برای این امپدانس موازی ، ما می خواهیم امپدانس خازن تا آنجا که ممکن است بزرگ باشد. با فرض اینکه امپدانس خازن K برابر امپدانس مشخصه سیم کشی PCB باشد ، امپدانس احساس شده توسط سیگنال در خازن را می توان با توجه به فرمول امپدانس موازی بدست آورد:

یعنی طبق این محاسبه ایده آل ، امپدانس خازن باید حداقل 9 برابر امپدانس مشخصه PCB باشد. در واقع با خازن شارژ ، امپدانس خازن افزایش می یابد و همیشه کمترین امپدانس باقی نمی ماند. علاوه بر این ، هر دستگاه می تواند القاء انگلی داشته باشد ، که امپدانس را افزایش می دهد. بنابراین می توان این محدوده نه برابر را کاهش داد. در بحث زیر ، فرض کنید که حد 5 برابر است.

با یک شاخص امپدانس ، می توان تعیین کرد که چقدر ظرفیت خازنی را می توان تحمل کرد. امپدانس مشخصه 50 اهم روی برد مدار بسیار رایج است ، بنابراین برای محاسبه آن از 50 اهم استفاده کردم.

نتیجه گیری می شود که:

در این حالت ، اگر زمان افزایش سیگنال 1ns باشد ، ظرفیت کمتر از 4 پیکوگرام است. برعکس ، اگر ظرفیت 4 پیکوگرم باشد ، زمان افزایش سیگنال در بهترین حالت 1ns است. اگر زمان افزایش سیگنال 0.5ns باشد ، این خازن 4 پیکوگرام مشکلاتی را ایجاد می کند.

محاسبه در اینجا فقط برای توضیح تأثیر خازن است ، مدار واقعی بسیار پیچیده است ، عوامل بیشتری باید در نظر گرفته شوند ، بنابراین اینکه آیا محاسبه در اینجا دقیق است اهمیت عملی ندارد. نکته اصلی این است که چگونه خازن بر روی سیگنال از طریق این محاسبه تأثیر می گذارد. وقتی درک درکی از تاثیر هر یک از عوامل بر روی برد مدار داشته باشیم ، می توانیم راهنمایی های لازم را برای طراحی ارائه دهیم و بدانیم که چگونه مشکلات را در هنگام وقوع تجزیه و تحلیل کنیم. برآورد دقیق نیاز به شبیه سازی نرم افزاری دارد.

نتیجه:

1. بار خازنی در طول مسیریابی PCB باعث می شود که سیگنال انتهای فرستنده نزولی تولید کند و سیگنال انتهای گیرنده نیز نزولی را تولید می کند.

2. تحمل خازن مربوط به زمان افزایش سیگنال است ، هرچه زمان افزایش سیگنال سریعتر باشد ، تحمل خازن کوچکتر است.