Рефлексија предизвикана од промена на ширината на PCB линијата

In ПХБ жици, често се случува да се користи потенка линија за да помине низ област каде што има ограничен простор за жици, а потоа линијата е вратена во првобитната ширина. Промената на ширината на линијата ќе предизвика промена на импедансата, што ќе резултира со рефлексија и ќе влијае на сигналот. Значи, кога можеме да го игнорираме овој ефект, и кога мора да го земеме предвид неговиот ефект?

ipcb

Три фактори се поврзани со овој ефект: големината на промената на импедансата, времето на покачување на сигналот и одложувањето на сигналот на тесна линија.

Прво, се дискутира за големината на промената на импедансата. Дизајнот на многу кола бара рефлектираната бучава да биде помала од 5% од замавувањето на напонот (што е поврзано со буџетот за бучава на сигналот), според формулата за коефициент на рефлексија:

Приближната стапка на промена на импеданса може да се пресмета како △ Z/Z1 ≤ 10%. Како што веројатно знаете, типичниот индикатор за импеданса на табла е +/- 10%, и тоа е основната причина.

Ако промената на импедансата се случи само еднаш, како на пример кога ширината на линијата се менува од 8mil на 6mil и останува 6mil, промената на импедансата мора да биде помала од 10% за да се достигне буџетското барање за бучава што сигналот го рефлектира бучава при наглата промена не надминува 5% од замавувањето на напонот. Ова понекогаш е тешко да се направи. Како пример, земете го случајот со микрослепни линии на плочи FR4. Ајде да пресметаме. Ако ширината на линијата е 8mil, дебелината помеѓу линијата и референтната рамнина е 4mil, а карактеристичната импеданса е 46.5 оми. Кога ширината на линијата се менува на 6mil, карактеристичната импеданса станува 54.2 оми, а стапката на промена на импедансата достигнува 20%. Амплитудата на рефлектираниот сигнал мора да го надмине стандардот. Што се однесува до тоа колку влијание има сигналот, но и времето на покачување на сигналот и временското одложување од возачот до сигналот на точката на рефлексија. Но, тоа е барем потенцијално проблематично место. За среќа, можете да го решите проблемот со терминали што одговараат на импеданса.

Ако промената на импедансата се случи двапати, на пример, ширината на линијата се менува од 8mil на 6mil, а потоа се враќа назад на 8mil откако ќе извлечете 2cm. Потоа, во ширина од 2 сантиметри долга 6 милиметри на двата краја на рефлексијата, едната импеданса станува поголема, позитивна рефлексија, а потоа импедансата станува помала, негативна рефлексија. Ако времето помеѓу рефлексиите е доволно кратко, двете рефлексии може да се откажат едни со други, намалувајќи го ефектот. Под претпоставка дека сигналот за пренос е 1V, 0.2V се рефлектира во првата позитивна рефлексија, 1.2V се пренесува напред, и -0.2*1.2 = 0.24V се рефлектира назад во вториот одраз. Под претпоставка дека должината на линијата 6mil е исклучително кратка и двете рефлексии се случуваат речиси истовремено, вкупниот рефлектиран напон е само 0.04V, помал од буџетот за бучава од 5%. Затоа, дали и колку оваа рефлексија влијае на сигналот зависи од одложувањето на времето при промена на импедансата и времето на покачување на сигналот. Студиите и експериментите покажуваат дека се додека доцнењето при промена на импедансата е помало од 20% од времето на покачување на сигналот, рефлектираниот сигнал нема да предизвика проблем. Ако времето на покачување на сигналот е 1ns, тогаш доцнењето при промена на импедансата е помало од 0.2ns што одговара на 1.2 инчи, а рефлексијата не е проблем. Со други зборови, во овој случај, жица со ширина од 6 милилиметри помала од 3 см не треба да претставува проблем.

Кога се менува ширината на жиците на ПХБ, треба внимателно да се анализира според фактичката состојба за да се види дали има некакво влијание. Постојат три параметри за кои треба да се грижите: колку се менува импедансата, колку време се крева сигналот и колку долго се менува делот од ширината на линијата сличен на вратот. Направете груба проценка врз основа на горенаведениот метод и оставете одредена маргина како што е соодветно. Ако е можно, обидете се да ја намалите должината на вратот.

Треба да се напомене дека во вистинската обработка на ПХБ, параметрите не можат да бидат точни како оние во теоријата. Теоријата може да даде насоки за нашиот дизајн, но не може да се копира или догматизира. Впрочем, ова е практична наука. Проценетата вредност треба да се ревидира според фактичката состојба, а потоа да се примени на дизајнот. Ако се чувствувате неискусно, бидете конзервативни и прилагодете се на трошоците за производство.