In печатная плата проводки, часто бывает, что более тонкая линия должна использоваться, чтобы пройти через область, где есть ограниченное пространство для проводки, а затем линия восстанавливается до своей исходной ширины. Изменение ширины линии вызовет изменение импеданса, что приведет к отражению и повлияет на сигнал. Итак, когда мы можем игнорировать этот эффект, а когда мы должны учитывать его эффект?

С этим эффектом связаны три фактора: величина изменения импеданса, время нарастания сигнала и задержка сигнала на узкой линии.

Сначала обсуждается величина изменения импеданса. Конструкция многих схем требует, чтобы отраженный шум составлял менее 5% от размаха напряжения (который связан с балансом шума в сигнале) в соответствии с формулой коэффициента отражения:

Приблизительную скорость изменения импеданса можно рассчитать как △ Z / Z1 ≤ 10%. Как вы, наверное, знаете, типичный показатель импеданса на плате составляет +/- 10%, и это основная причина.

Если изменение импеданса происходит только один раз, например, когда ширина линии изменяется с 8 мил на 6 мил и остается 6 мил, изменение импеданса должно быть менее 10%, чтобы достичь требуемого баланса шума, что шум отраженного сигнала при резком изменении делает не более 5% от размаха напряжения. Иногда это бывает сложно сделать. В качестве примера возьмем микрополосковые линии на пластинах FR4. Давайте посчитаем. Если ширина линии составляет 8 мил, толщина между линией и плоскостью отсчета составляет 4 мил, а характеристический импеданс составляет 46.5 Ом. Когда ширина линии изменяется до 6 мил, характеристический импеданс становится 54.2 Ом, а скорость изменения импеданса достигает 20%. Амплитуда отраженного сигнала должна превышать норму. Что касается того, насколько сильно влияет на сигнал, но также с временем нарастания сигнала и временной задержкой от драйвера до сигнала точки отражения. Но это, по крайней мере, потенциальное проблемное место. К счастью, проблему можно решить с помощью клемм согласования импеданса.

Если изменение импеданса происходит дважды, например, ширина линии изменяется с 8 мил на 6 мил, а затем снова возвращается к 8 мил после вытягивания 2 см. Затем в линии длиной 2 см и шириной 6 мил на двух концах отражения, первая означает, что сопротивление становится больше, положительное отражение, а затем сопротивление становится меньше, отрицательное отражение. Если время между отражениями достаточно мало, два отражения могут нейтрализовать друг друга, уменьшая эффект. Предполагая, что сигнал передачи составляет 1 В, 0.2 В отражается в первом положительном отражении, 1.2 В передается вперед и -0.2 * 1.2 = 0.24 В отражается обратно во втором отражении. Предполагая, что длина линии в 6 милов чрезвычайно мала и два отражения происходят почти одновременно, общее отраженное напряжение составляет всего 0.04 В, что меньше требуемого баланса шума в 5%. Следовательно, влияние и степень этого отражения на сигнал зависит от временной задержки при изменении импеданса и времени нарастания сигнала. Исследования и эксперименты показывают, что пока задержка при изменении импеданса составляет менее 20% времени нарастания сигнала, отраженный сигнал не вызовет проблемы. Если время нарастания сигнала составляет 1 нс, то задержка при изменении импеданса составляет менее 0.2 нс, что соответствует 1.2 дюйма, и отражение не является проблемой. Другими словами, в этом случае длина провода шириной 6 мил и менее 3 см не должна быть проблемой.

Когда ширина разводки печатной платы изменяется, ее следует тщательно проанализировать в соответствии с реальной ситуацией, чтобы увидеть, есть ли какое-либо воздействие. Необходимо учитывать три параметра: насколько изменяется импеданс, как долго время нарастания сигнала и как долго изменяется шейная часть ширины линии. Сделайте приблизительную оценку на основе описанного выше метода и при необходимости оставьте некоторый запас. По возможности постарайтесь уменьшить длину шеи.

Следует отметить, что при реальной обработке печатной платы параметры не могут быть такими точными, как теоретически. Теория может служить руководством для нашего замысла, но ее нельзя копировать или догматизировать. В конце концов, это практическая наука. Расчетное значение следует пересмотреть в соответствии с реальной ситуацией, а затем применить к проекту. Если вы чувствуете себя неопытным, будьте консервативны и приспосабливайтесь к стоимости изготовления.