Во многих случаях, печатная плата проводка будет проходить через отверстия, контактные площадки, короткие шлейфы и т. д., все из которых имеют паразитную емкость, которая неизбежно влияет на сигнал. Влияние емкости на сигнал следует анализировать на передающей и принимающей сторонах, и это влияет на начальную и конечную точки.

Сначала щелкните, чтобы увидеть влияние на передатчик сигнала. Когда быстро нарастающий ступенчатый сигнал достигает конденсатора, конденсатор быстро заряжается. Зарядный ток зависит от того, насколько быстро растет напряжение сигнала. Формула зарядного тока: I = C * dV / dt. Чем выше емкость, тем выше зарядный ток, тем быстрее время нарастания сигнала, чем меньше dt, тем выше зарядный ток.

Мы знаем, что отражение сигнала связано с изменением импеданса, воспринимаемого сигналом, поэтому для анализа давайте посмотрим на изменение импеданса, вызванное емкостью. На начальном этапе зарядки конденсатора импеданс выражается как:

Здесь dV – это фактически изменение напряжения ступенчатого сигнала, dt – время нарастания сигнала, а формула сопротивления емкости принимает следующий вид:

Из этой формулы мы можем получить очень важную информацию: когда ступенчатый сигнал подается на начальный каскад на обоих концах конденсатора, импеданс конденсатора зависит от времени нарастания сигнала и его емкости.

Обычно на начальном этапе зарядки конденсатора полное сопротивление очень мало, меньше характеристического сопротивления проводки. Отрицательное отражение сигнала происходит на конденсаторе, и сигнал отрицательного напряжения накладывается на исходный сигнал, что приводит к понижению сигнала в передатчике и немонотонности сигнала в передатчике.

Для принимающей стороны, после того, как сигнал достигает принимающей стороны, происходит положительное отражение, отраженный сигнал достигает положения конденсатора, возникает такое отрицательное отражение, и отрицательное напряжение отражения, отраженное обратно на принимающую сторону, также вызывает сигнал на принимающей стороне. конец, чтобы вызвать бросок.

Чтобы отраженный шум составлял менее 5% от размаха напряжения, что является допустимым для сигнала, изменение импеданса должно быть менее 10%. Итак, каким должно быть сопротивление емкости? Импеданс емкости – это параллельный импеданс, и мы можем использовать формулу параллельного импеданса и формулу коэффициента отражения, чтобы определить его диапазон. Для этого параллельного импеданса мы хотим, чтобы импеданс емкости был как можно большим. Предполагая, что полное сопротивление емкости в K раз больше характеристического сопротивления разводки печатной платы, полное сопротивление, ощущаемое сигналом на конденсаторе, может быть получено в соответствии с формулой параллельного импеданса:

То есть, согласно этому идеальному расчету, полное сопротивление конденсатора должно быть как минимум в 9 раз больше характеристического сопротивления печатной платы. Фактически, когда конденсатор заряжается, сопротивление конденсатора увеличивается и не всегда остается самым низким импедансом. Кроме того, каждое устройство может иметь паразитную индуктивность, увеличивающую сопротивление. Так что этот девятикратный предел можно ослабить. В следующем обсуждении предположим, что ограничение составляет 5 раз.

С помощью индикатора импеданса мы можем определить допустимую емкость. Характеристическое сопротивление 50 Ом на печатной плате очень распространено, поэтому для его расчета я использовал 50 Ом.

Сделан вывод, что:

В этом случае, если время нарастания сигнала составляет 1 нс, емкость меньше 4 пикограмм. И наоборот, если емкость составляет 4 пикограмма, время нарастания сигнала в лучшем случае составляет 1 нс. Если время нарастания сигнала составляет 0.5 нс, эта емкость в 4 пикограмма вызовет проблемы.

Расчет здесь предназначен только для объяснения влияния емкости, реальная схема очень сложна, необходимо учитывать больше факторов, поэтому точность расчетов не имеет практического значения. Ключ в том, чтобы понять, как емкость влияет на сигнал посредством этого расчета. Как только мы получим представление о влиянии каждого фактора на печатную плату, мы сможем предоставить необходимые рекомендации по проектированию и узнать, как анализировать проблемы, когда они возникают. Для точных оценок требуется программная эмуляция.

Вывод:

1. Емкостная нагрузка во время разводки печатной платы приводит к тому, что сигнал на стороне передатчика вызывает бросок вниз, а сигнал на стороне приемника также вызывает бросок вниз.

2. Допуск емкости связан со временем нарастания сигнала, чем быстрее время нарастания сигнала, тем меньше допуск емкости.