Daudzos gadījumos PCB elektroinstalācija iet caur caurumiem, testa vietas spilventiņiem, īsām atdalīšanas līnijām utt., un tiem visiem ir parazītiska kapacitāte, kas neizbēgami ietekmēs signālu. Kapacitātes ietekme uz signālu jāanalizē no raidīšanas gala un uztvērēja gala, un tā ietekmē sākuma punktu un beigu punktu.

Vispirms noklikšķiniet, lai redzētu ietekmi uz signāla raidītāju. Kad strauji augošs pakāpiena signāls sasniedz kondensatoru, kondensators tiek ātri uzlādēts. Uzlādes strāva ir saistīta ar to, cik ātri palielinās signāla spriegums. Uzlādes strāvas formula ir šāda: I = C*dV/dt. Jo lielāka kapacitāte, jo lielāka lādēšanas strāva, jo ātrāks signāla pieauguma laiks, jo mazāks dt, tas arī padara lielāku uzlādes strāvu.

Mēs zinām, ka signāla atspoguļojums ir saistīts ar signāla uztveramās pretestības izmaiņām, tāpēc analīzei apskatīsim kapacitātes izraisītās pretestības izmaiņas. Kondensatora uzlādes sākotnējā stadijā pretestību izsaka šādi:

Šeit dV faktiski ir soļa signāla sprieguma maiņa, dt ir signāla pieauguma laiks, un kapacitātes pretestības formula kļūst:

No šīs formulas mēs varam iegūt ļoti svarīgu informāciju, kad solis signāls tiek piemērots sākotnējā stadijā abos kondensatora galos, kondensatora pretestība ir saistīta ar signāla pacelšanās laiku un tā kapacitāti.

Parasti kondensatora uzlādes sākotnējā stadijā pretestība ir ļoti maza, mazāka par elektroinstalācijas raksturīgo pretestību. Signāla negatīvā atstarošana notiek pie kondensatora, un negatīvā sprieguma signāls tiek pārklāts ar sākotnējo signālu, kā rezultātā signāls samazinās pie raidītāja un signāls nav monotonisks pie raidītāja.

Saņemšanas galā pēc tam, kad signāls sasniedz uztvērēja galu, notiek pozitīva atstarošana, atstarotais signāls sasniedz kondensatora stāvokli, rodas šāda veida negatīva atstarošana, un negatīvais atstarojuma spriegums, kas tiek atstarots atpakaļ uz uztvērēja galu, arī izraisa signālu uztvērējā beigās, lai radītu samazinājumu.

Lai atstarotais troksnis būtu mazāks par 5% no sprieguma svārstībām, kas ir pieļaujams signālam, pretestības izmaiņām jābūt mazākām par 10%. Tātad, kādai jābūt kapacitātes pretestībai? Kapacitātes pretestība ir paralēla pretestība, un tās diapazona noteikšanai mēs varam izmantot paralēlās pretestības formulu un atstarošanas koeficienta formulu. Šai paralēlajai pretestībai mēs vēlamies, lai kapacitātes pretestība būtu pēc iespējas lielāka. Pieņemot, ka kapacitātes pretestība ir K reizes PCB vadu raksturīgajai pretestībai, pretestību, ko jūt signāls pie kondensatora, var iegūt saskaņā ar paralēlās pretestības formulu:

Tas ir, saskaņā ar šo ideālo aprēķinu, kondensatora pretestībai jābūt vismaz 9 reizes lielākai par PCB raksturīgo pretestību. Faktiski, kad kondensators tiek uzlādēts, kondensatora pretestība palielinās un ne vienmēr paliek zemākā pretestība. Turklāt katrai ierīcei var būt parazitāra induktivitāte, kas palielina pretestību. Tātad šo deviņkārtīgo ierobežojumu var atvieglot. Turpmākajā diskusijā pieņemsim, ka ierobežojums ir 5 reizes.

Izmantojot pretestības indikatoru, mēs varam noteikt, cik lielu kapacitāti var pieļaut. 50 omi raksturīgā pretestība uz shēmas plates ir ļoti izplatīta, tāpēc es to izmantoju, lai to aprēķinātu.

Tiek secināts, ka:

Šajā gadījumā, ja signāla pieauguma laiks ir 1ns, kapacitāte ir mazāka par 4 pikogramām. Un otrādi, ja kapacitāte ir 4 pikogrammas, signāla pieauguma laiks labākajā gadījumā ir 1ns. Ja signāla pieauguma laiks ir 0.5ns, šī 4 pikogrammu kapacitāte radīs problēmas.

Aprēķins šeit ir tikai, lai izskaidrotu kapacitātes ietekmi, faktiskā ķēde ir ļoti sarežģīta, jāapsver vairāk faktoru, tāpēc tam, vai aprēķins šeit ir precīzs, nav praktiskas nozīmes. Galvenais ir saprast, kā kapacitāte ietekmē signālu, izmantojot šo aprēķinu. Tiklīdz mēs uztveram katra faktora ietekmi uz shēmas plati, mēs varam sniegt nepieciešamos norādījumus projektēšanai un zināt, kā analizēt problēmas, kad tās rodas. Precīziem aprēķiniem nepieciešama programmatūras emulācija.

Secinājums:

1. Kapacitatīvā slodze PCB maršrutēšanas laikā izraisa raidītāja gala signāla samazināšanos, un uztvērēja gala signāls arī radīs samazinājumu.

2. Kapacitātes pielaide ir saistīta ar signāla pieauguma laiku, jo ātrāks signāla pacelšanās laiks, jo mazāka ir kapacitātes pielaide.