Monessa tapauksessa, PCB johdot kulkevat reikien, testipisteiden, lyhyiden tynkäjohtojen jne. läpi, joissa kaikissa on loiskapasitanssi, mikä vaikuttaa väistämättä signaaliin. Kapasitanssin vaikutus signaaliin tulee analysoida lähetys- ja vastaanottopäästä, ja sillä on vaikutusta aloitus- ja päätepisteeseen.

Napsauta ensin nähdäksesi vaikutuksen signaalilähettimeen. Kun nopeasti nouseva askel -signaali saavuttaa kondensaattorin, kondensaattori latautuu nopeasti. Latausvirta liittyy siihen, kuinka nopeasti signaalijännite nousee. Latausvirran kaava on: I = C*dV/dt. Mitä suurempi kapasitanssi, sitä suurempi latausvirta, sitä nopeampi signaalin nousuaika, sitä pienempi dt, myös korkeampi latausvirta.

Tiedämme, että signaalin heijastuminen liittyy impedanssin muutokseen, jonka signaali havaitsee, joten tarkastellaan analyysia varten kapasitanssin aiheuttamaa impedanssin muutosta. Kondensaattorin latauksen alkuvaiheessa impedanssi ilmaistaan ​​seuraavasti:

Tässä dV on itse asiassa askel -signaalin jännitteen muutos, dt on signaalin nousuaika ja kapasitanssi -impedanssikaava tulee:

Tästä kaavasta voimme saada erittäin tärkeän tiedon, kun askel -signaali kohdistetaan alkuvaiheeseen kondensaattorin molemmissa päissä, kondensaattorin impedanssi liittyy signaalin nousuaikaan ja sen kapasitanssiin.

Yleensä kondensaattorin latauksen alkuvaiheessa impedanssi on hyvin pieni, pienempi kuin johdotuksen ominaisimpedanssi. Signaalin negatiivinen heijastus tapahtuu kondensaattorissa, ja negatiivinen jännitesignaali asetetaan alkuperäisen signaalin päälle, mikä johtaa signaalin heikkenemiseen lähettimessä ja signaalin ei-monotonisuuteen lähettimessä.

Vastaanottopäässä, kun signaali saavuttaa vastaanottopään, tapahtuu positiivinen heijastus, heijastunut signaali saavuttaa kondensaattorin asennon, tällainen negatiivinen heijastus tapahtuu, ja negatiivinen heijastusjännite, joka heijastuu takaisin vastaanottopäähän, aiheuttaa myös signaalin vastaanotossa loppuun, jolloin syntyy alennus.

Jotta heijastunut melu olisi alle 5% jännitteen vaihtelusta, joka on siedettävä signaalille, impedanssin muutoksen on oltava alle 10%. Mikä sitten pitäisi olla kapasitanssi -impedanssin? Kapasitanssi -impedanssi on rinnakkainen impedanssi, ja voimme käyttää rinnakkaisimpedanssikaavaa ja heijastuskertoimen kaavaa sen alueen määrittämiseen. Tätä rinnakkaista impedanssia varten haluamme kapasitanssi -impedanssin olevan mahdollisimman suuri. Olettaen, että kapasitanssi -impedanssi on K kertaa PCB -johdotuksen ominaisimpedanssi, kondensaattorin signaalin tuntema impedanssi voidaan saada rinnakkaisimpedanssikaavan mukaisesti:

Toisin sanoen tämän ihanteellisen laskelman mukaan kondensaattorin impedanssin on oltava vähintään 9 kertaa PCB: n ominaisimpedanssi. Itse asiassa, kun kondensaattori latautuu, kondensaattorin impedanssi kasvaa eikä pysy aina pienimpänä impedanssina. Lisäksi jokaisella laitteella voi olla loisinduktanssi, mikä lisää impedanssia. Joten tätä yhdeksänkertaista rajaa voidaan keventää. Oletetaan seuraavassa keskustelussa, että raja on 5 kertaa.

Impedanssi -indikaattorin avulla voimme määrittää, kuinka paljon kapasitanssia voidaan sietää. Piirilevyn 50 ohmin ominaisimpedanssi on hyvin yleinen, joten laskin sen 50 ohmilla.

Päätellään, että:

Tässä tapauksessa, jos signaalin nousuaika on 1ns, kapasitanssi on alle 4 pikogrammaa. Toisaalta, jos kapasitanssi on 4 pikogrammaa, signaalin nousuaika on parhaimmillaan 1ns. Jos signaalin nousuaika on 0.5ns, tämä 4 pikogramman kapasitanssi aiheuttaa ongelmia.

Laskelma on vain selittää kapasitanssin vaikutus, todellinen piiri on hyvin monimutkainen, enemmän tekijöitä on otettava huomioon, joten onko laskenta tässä tarkka, sillä ei ole käytännön merkitystä. Avain on ymmärtää, miten kapasitanssi vaikuttaa signaaliin tämän laskennan avulla. Kun olemme havainneet käsityksen kunkin tekijän vaikutuksesta piirilevyyn, voimme antaa tarvittavia ohjeita suunnittelua varten ja osata analysoida ongelmia niiden ilmetessä. Tarkat arviot edellyttävät ohjelmiston emulointia.

Johtopäätös:

1. Kapasitiivinen kuormitus PCB -reitityksen aikana aiheuttaa lähettimen pään signaalin heikentymisen, ja vastaanottimen pään signaali tuottaa myös alenemisen.

2. Kapasitanssin toleranssi liittyy signaalin nousuaikaan, mitä nopeampi signaalin nousuaika, sitä pienempi kapasitanssin toleranssi.