Em muitos casos, PCB a fiação passará por orifícios, almofadas de pontos de teste, linhas curtas de stub, etc., todos com capacitância parasita, o que inevitavelmente afetará o sinal. A influência da capacitância no sinal deve ser analisada a partir da extremidade transmissora e da extremidade receptora, e tem efeito no ponto inicial e no ponto final.

Primeiro clique para ver o impacto no transmissor de sinal. Quando um sinal de aumento rápido atinge o capacitor, o capacitor é carregado rapidamente. A corrente de carga está relacionada à rapidez com que a tensão do sinal aumenta. A fórmula da corrente de carga é: I = C * dV / dt. Quanto maior a capacitância, quanto maior a corrente de carga, mais rápido o tempo de subida do sinal, menor dt, também torna mais alta a corrente de carga.

Sabemos que a reflexão de um sinal está relacionada à mudança na impedância que o sinal detecta, então, para análise, vamos dar uma olhada na mudança na impedância que a capacitância causa. No estágio inicial de carregamento do capacitor, a impedância é expressa como:

Aqui, dV é na verdade a mudança de tensão do sinal de degrau, dt é o tempo de subida do sinal e a fórmula de impedância de capacitância torna-se:

A partir dessa fórmula, podemos obter uma informação muito importante, quando o sinal de degrau é aplicado ao estágio inicial em ambas as extremidades do capacitor, a impedância do capacitor está relacionada ao tempo de subida do sinal e sua capacitância.

Normalmente, no estágio inicial de carregamento do capacitor, a impedância é muito pequena, menor do que a impedância característica da fiação. A reflexão negativa do sinal ocorre no capacitor e o sinal de tensão negativa é sobreposto ao sinal original, resultando na redução do sinal no transmissor e na não monotonia do sinal no transmissor.

Para a extremidade receptora, depois que o sinal atinge a extremidade receptora, ocorre a reflexão positiva, o sinal refletido atinge a posição do capacitor, esse tipo de reflexão negativa ocorre e a voltagem de reflexão negativa refletida de volta para a extremidade receptora também causa o sinal no receptor fim para gerar downrush.

Para que o ruído refletido seja inferior a 5% da oscilação de tensão, o que é tolerável para o sinal, a alteração da impedância deve ser inferior a 10%. Então, qual deve ser a impedância da capacitância? A impedância da capacitância é uma impedância paralela, e podemos usar a fórmula da impedância paralela e a fórmula do coeficiente de reflexão para determinar sua faixa. Para esta impedância paralela, queremos que a impedância da capacitância seja a maior possível. Assumindo que a impedância da capacitância é K vezes da impedância característica da fiação do PCB, a impedância sentida pelo sinal no capacitor pode ser obtida de acordo com a fórmula de impedância paralela:

Ou seja, de acordo com esse cálculo ideal, a impedância do capacitor deve ser de pelo menos 9 vezes a impedância característica do PCB. Na verdade, à medida que o capacitor é carregado, a impedância do capacitor aumenta e nem sempre permanece a impedância mais baixa. Além disso, cada dispositivo pode ter indutância parasitária, o que aumenta a impedância. Portanto, esse limite de nove vezes pode ser relaxado. Na discussão a seguir, suponha que o limite seja 5 vezes.

Com um indicador de impedância, podemos determinar quanta capacitância pode ser tolerada. A impedância característica de 50 ohms na placa de circuito é muito comum, então usei 50 ohms para calculá-la.

Conclui-se que:

Nesse caso, se o tempo de subida do sinal for 1ns, a capacitância será menor que 4 picogramas. Por outro lado, se a capacitância é de 4 picogramas, o tempo de subida do sinal é de 1ns, na melhor das hipóteses. Se o tempo de subida do sinal for 0.5ns, esta capacitância de 4 picogramas causará problemas.

O cálculo aqui é apenas para explicar a influência da capacitância, o circuito real é muito complexo, mais fatores precisam ser considerados, portanto, se o cálculo aqui é preciso, não tem significado prático. A chave é entender como a capacitância afeta o sinal por meio desse cálculo. Uma vez que tenhamos um entendimento perceptivo do impacto de cada fator na placa de circuito, podemos fornecer as orientações necessárias para o projeto e saber como analisar os problemas quando eles ocorrem. Estimativas precisas requerem emulação de software.

Conclusão:

1. A carga capacitiva durante o roteamento de PCB faz com que o sinal da extremidade do transmissor produza downrush e o sinal da extremidade do receptor também produz downrush.

2. A tolerância da capacitância está relacionada ao tempo de subida do sinal, quanto mais rápido o tempo de subida do sinal, menor a tolerância da capacitância.