In PCB johdotuksessa usein tapahtuu, että ohuempaa johtoa on käytettävä kulkemaan alueen läpi, jossa johdotustilaa on rajoitetusti, ja sitten linja palautetaan alkuperäiseen leveyteensä. Viivan leveyden muutos aiheuttaa muutoksen impedanssissa, mikä johtaa heijastumiseen ja vaikuttaa signaaliin. Joten milloin voimme jättää tämän vaikutuksen huomiotta ja milloin meidän on harkittava sen vaikutusta?

Tähän vaikutukseen liittyy kolme tekijää: impedanssin muutoksen suuruus, signaalin nousuaika ja signaalin viive kapealla viivalla.

Ensin keskustellaan impedanssin muutoksen suuruudesta. Monien piirien suunnittelu edellyttää, että heijastunut melu on alle 5% jännitteen vaihtelusta (joka liittyy signaalin kohinan budjettiin) heijastuskertoimen kaavan mukaisesti:

Impedanssin likimääräinen muutosnopeus voidaan laskea muodossa △ Z/Z1 ≤ 10%. Kuten luultavasti tiedät, tyypillinen impedanssin indikaattori levyllä on +/- 10%, ja se on perimmäinen syy.

Jos impedanssin muutos tapahtuu vain kerran, esimerkiksi silloin, kun linjan leveys muuttuu 8 millistä 6 milliin ja pysyy 6 millissä, impedanssin muutoksen on oltava alle 10%, jotta saavutetaan melubudjetin vaatimus, jonka signaali heijastaa äkillisen muutoksen aikana enintään 5% jännitteen vaihtelusta. Tämä on joskus vaikeaa tehdä. Otetaan esimerkki FR4 -levyjen mikroliuskajohdoista. Lasketaan. Jos linjan leveys on 8 milliä, viivan ja vertailutason välinen paksuus on 4 milliä ja ominaisimpedanssi 46.5 ohmia. Kun linjan leveys muuttuu 6 milliksi, ominaisimpedanssista tulee 54.2 ohmia ja impedanssin muutosnopeus saavuttaa 20%. Heijastuneen signaalin amplitudin on ylitettävä standardi. Mitä tulee signaalin vaikutukseen, mutta myös signaalin nousuaikaan ja kuljettajan heijastuspisteen signaalin viiveeseen. Mutta se on ainakin mahdollinen ongelmapaikka. Onneksi voit ratkaista ongelman impedanssin sovitusliittimillä.

Jos impedanssin muutos tapahtuu esimerkiksi kaksi kertaa, linjan leveys muuttuu 8 millistä 6 milliin ja muuttuu sitten takaisin 8 milliksi 2 cm: n vetämisen jälkeen. Sitten 2 cm pitkässä 6 mm: n leveässä viivassa heijastuksen molemmissa päissä yksi on impedanssi kasvaa, positiivinen heijastus ja sitten impedanssi pienenee, negatiivinen heijastus. Jos heijastusten välinen aika on riittävän lyhyt, heijastukset voivat peruuttaa toisensa ja vähentää vaikutusta. Jos oletetaan, että lähetyssignaali on 1 V, 0.2 V heijastuu ensimmäisessä positiivisessa heijastuksessa, 1.2 V lähetetään eteenpäin ja -0.2*1.2 = 0.24 V heijastuu takaisin toisessa heijastuksessa. Jos oletetaan, että 6mil linjan pituus on erittäin lyhyt ja kaksi heijastusta esiintyy melkein samanaikaisesti, heijastunut kokonaisjännite on vain 0.04V, mikä on pienempi kuin 5%: n kohinabudjetti. Siksi, vaikuttaako tämä heijastus signaaliin ja kuinka paljon se riippuu impedanssin muutoksen aikaviiveestä ja signaalin nousuajasta. Tutkimukset ja kokeet osoittavat, että niin kauan kuin impedanssin muutoksen viive on alle 20% signaalin nousuajasta, heijastunut signaali ei aiheuta ongelmia. Jos signaalin nousuaika on 1ns, impedanssin muutoksen viive on alle 0.2ns, joka vastaa 1.2 tuumaa, eikä heijastuminen ole ongelma. Toisin sanoen tässä tapauksessa alle 6 cm: n 3 mm leveän langan pituuden ei pitäisi olla ongelma.

Kun piirilevyn johdotuksen leveys muuttuu, se on analysoitava huolellisesti todellisen tilanteen mukaan, onko vaikutuksia. On syytä huolestua kolmesta parametrista: kuinka paljon impedanssi muuttuu, kuinka kauan signaalin nousuaika ja kuinka kauan kaulan kaltainen osa viivan leveydestä muuttuu. Tee karkea arvio yllä olevan menetelmän perusteella ja jätä tarvittaessa marginaali. Jos mahdollista, yritä lyhentää kaulan pituutta.

On huomattava, että todellisessa PCB -käsittelyssä parametrit eivät voi olla yhtä tarkkoja kuin teoriassa. Teoria voi antaa suuntaa suunnittelullemme, mutta sitä ei voi kopioida tai dogmaattinen. Loppujen lopuksi tämä on käytännön tiede. Arvioitu arvo on tarkistettava todellisen tilanteen mukaan ja sovellettava sitten suunnitteluun. Jos sinusta tuntuu kokemattomalta, ole konservatiivinen ja sopeudu valmistuskustannuksiin.