Vaak, PCB bedrading zal door gaten, testspotkussens, korte steeklijnen, enz. gaan, die allemaal parasitaire capaciteit hebben, wat onvermijdelijk het signaal zal beïnvloeden. De invloed van de capaciteit op het signaal moet worden geanalyseerd vanaf het zendende uiteinde en het ontvangende uiteinde, en het heeft een effect op het startpunt en het eindpunt.

Klik eerst om de impact op de signaalzender te zien. Wanneer een snel stijgend stapsignaal de condensator bereikt, wordt de condensator snel opgeladen. De laadstroom is gerelateerd aan hoe snel de signaalspanning stijgt. De laadstroomformule is: I=C*dV/dt. Hoe hoger de capaciteit, hoe hoger de laadstroom, hoe sneller de signaalstijgtijd, hoe kleiner de dt, hoe hoger de laadstroom.

We weten dat de reflectie van een signaal gerelateerd is aan de verandering in impedantie die het signaal waarneemt, dus laten we voor analyse kijken naar de verandering in impedantie die de capaciteit veroorzaakt. In de beginfase van het opladen van de condensator wordt de impedantie uitgedrukt als:

Hier is dV eigenlijk de spanningsverandering van het stapsignaal, dt is de signaalstijgtijd en de capaciteitsimpedantieformule wordt:

Uit deze formule kunnen we een zeer belangrijke informatie halen, wanneer het stapsignaal wordt toegepast op de beginfase aan beide uiteinden van de condensator, is de impedantie van de condensator gerelateerd aan de signaalstijgtijd en de capaciteit ervan.

Gewoonlijk is de impedantie in de beginfase van het opladen van de condensator erg klein, minder dan de karakteristieke impedantie van de bedrading. De negatieve reflectie van het signaal vindt plaats bij de condensator en het negatieve spanningssignaal wordt gesuperponeerd op het oorspronkelijke signaal, wat resulteert in de neerwaartse kracht van het signaal bij de zender en het niet-monotone signaal bij de zender.

Voor het ontvangende uiteinde, nadat het signaal het ontvangende uiteinde heeft bereikt, treedt positieve reflectie op, het gereflecteerde signaal bereikt de condensatorpositie, dat soort negatieve reflectie treedt op en de negatieve reflectiespanning die wordt teruggekaatst naar het ontvangende uiteinde, veroorzaakt ook het signaal aan de ontvangende kant einde om downrush te genereren.

Om ervoor te zorgen dat de gereflecteerde ruis minder is dan 5% van de spanningszwaai, wat acceptabel is voor het signaal, moet de impedantieverandering minder dan 10% zijn. Dus wat moet de capaciteitsimpedantie zijn? Capaciteitsimpedantie is een parallelle impedantie en we kunnen de formule voor parallelle impedantie en reflectiecoëfficiënt gebruiken om het bereik te bepalen. Voor deze parallelle impedantie willen we dat de capaciteitsimpedantie zo groot mogelijk is. Ervan uitgaande dat de capaciteitsimpedantie K keer is van de karakteristieke impedantie van de PCB-bedrading, kan de impedantie die wordt gevoeld door het signaal aan de condensator worden verkregen volgens de formule voor parallelle impedantie:

Dat wil zeggen, volgens deze ideale berekening moet de impedantie van de condensator minstens 9 keer de karakteristieke impedantie van de PCB zijn. In feite, als de condensator wordt opgeladen, neemt de impedantie van de condensator toe en blijft niet altijd de laagste impedantie. Bovendien kan elk apparaat parasitaire inductie hebben, waardoor de impedantie toeneemt. Dus deze negenvoudige limiet kan worden versoepeld. Neem in de volgende discussie aan dat de limiet 5 keer is.

Met een impedantie-indicator kunnen we bepalen hoeveel capaciteit kan worden getolereerd. De karakteristieke impedantie van 50 ohm op de printplaat is heel gebruikelijk, dus ik heb 50 ohm gebruikt om het te berekenen.

Er wordt geconcludeerd dat:

In dit geval, als de signaalstijgtijd 1ns is, is de capaciteit minder dan 4 picogram. Omgekeerd, als de capaciteit 4 picogram is, is de signaalstijgtijd op zijn best 1ns. Als de signaalstijgtijd 0.5 ns is, zal deze capaciteit van 4 picogrammen problemen veroorzaken.

De berekening hier is alleen om de invloed van capaciteit uit te leggen, het eigenlijke circuit is erg complex, er moeten meer factoren in overweging worden genomen, dus of de berekening hier nauwkeurig is, is niet praktisch van belang. De sleutel is om te begrijpen hoe capaciteit het signaal beïnvloedt door deze berekening. Zodra we een perceptueel begrip hebben van de impact van elke factor op de printplaat, kunnen we de nodige begeleiding bieden voor het ontwerp en weten we hoe we problemen kunnen analyseren wanneer ze zich voordoen. Nauwkeurige schattingen vereisen software-emulatie.

conclusie:

1. De capacitieve belasting tijdens PCB-routering zorgt ervoor dat het signaal van het zendereinde een downrush produceert en het signaal van het ontvangereinde zal ook een downrush produceren.

2. De tolerantie van de capaciteit is gerelateerd aan de stijgtijd van het signaal, hoe sneller de stijgtijd van het signaal, hoe kleiner de tolerantie van de capaciteit.