In PCB 配線の場合、配線スペースが限られている場所を通るために細い線を使用しなければならないことがよくあります。その後、線は元の幅に戻ります。 ラインの幅が変化するとインピーダンスが変化し、反射が発生して信号に影響を与えます。 では、いつこの影響を無視でき、いつその影響を考慮する必要がありますか？

この効果には、インピーダンス変化の大きさ、信号の立ち上がり時間、および細い線上の信号の遅延というXNUMXつの要因が関係しています。

最初に、インピーダンス変化の大きさについて説明します。 多くの回路の設計では、反射係数の式に従って、反射ノイズが電圧振幅の5％未満である必要があります（これは信号のノイズバジェットに関連しています）。

インピーダンスのおおよその変化率は、△Z /Z1≤10％として計算できます。 ご存知かもしれませんが、ボードのインピーダンスの一般的な指標は+/- 10％であり、これが根本的な原因です。

線幅が8milから6milに変化し、6milのままである場合など、インピーダンスの変化が10回だけ発生する場合、急激な変化で信号がノイズを反射するというノイズバジェット要件に達するには、インピーダンスの変化を5％未満にする必要があります。電圧振幅のXNUMX％を超えないようにしてください。 これを行うのは難しい場合があります。 例として、FR4プレートのマイクロストリップラインの場合を取り上げます。 計算してみましょう。 線幅が8milの場合、線と基準面の間の太さは4milで、特性インピーダンスは46.5オームです。 線幅が6milに変化すると、特性インピーダンスは54.2オームになり、インピーダンス変化率は20％になります。 反射信号の振幅は標準を超えている必要があります。 信号への影響の大きさだけでなく、信号の立ち上がり時間とドライバーから反射点信号までの時間遅延についても同様です。 しかし、それは少なくとも潜在的な問題点です。 幸い、インピーダンス整合端子の問題は解決できます。

たとえば、インピーダンスの変化が8回発生した場合、線幅は6milから8milに変化し、2cm引き抜くとXNUMXmilに戻ります。 次に、反射の両端にある長さ2cm、幅6milの線で、XNUMXつはインピーダンスが大きくなり、正の反射になり、次にインピーダンスが小さくなり、負の反射になります。 反射の間隔が十分に短い場合、XNUMXつの反射が互いに打ち消し合い、効果が低下する可能性があります。 送信信号を1Vとすると、0.2Vは最初の正の反射で反射され、1.2Vは前方に送信され、-0.2 * 1.2 = 0.24VはXNUMX番目の反射で反射されます。 6milラインの長さが非常に短く、0.04つの反射がほぼ同時に発生すると仮定すると、合計反射電圧はわずか5Vであり、XNUMX％のノイズバジェット要件よりも低くなります。 したがって、この反射が信号に影響を与えるかどうか、およびどの程度影響するかは、インピーダンス変化時の時間遅延と信号の立ち上がり時間に依存します。 研究と実験によると、インピーダンス変化時の遅延が信号の立ち上がり時間の20％未満である限り、反射信号は問題を引き起こしません。 信号の立ち上がり時間が1nsの場合、インピーダンス変化時の遅延は0.2nsに相当する1.2ns未満であり、反射は問題ありません。 言い換えれば、この場合、6cm未満の3mil幅のワイヤ長は問題になりません。

PCBの配線幅が変化した場合は、実際の状況に応じて慎重に分析し、影響があるかどうかを確認する必要があります。 気になるパラメータはXNUMXつあります。インピーダンスがどれだけ変化するか、信号の立ち上がり時間がどれだけ長くなるか、線幅の首のような部分がどれだけ長く変化するかです。 上記の方法に基づいて概算を行い、必要に応じて余裕を持たせます。 可能であれば、首の長さを短くしてみてください。

実際のPCB処理では、パラメータは理論上のパラメータほど正確ではないことに注意してください。 理論は私たちの設計の指針を提供することができますが、それをコピーしたり独断的にしたりすることはできません。 結局のところ、これは実践的な科学です。 見積り値は、実際の状況に応じて修正し、設計に適用する必要があります。 経験が浅い場合は、控えめに製造コストに調整してください。