I många fall, PCB ledningar kommer att passera genom hål, testfläckar, korta stublinjer etc. som alla har parasitisk kapacitans, vilket oundvikligen kommer att påverka signalen. Kapacitansens inflytande på signalen bör analyseras från sändaränden och mottagaränden, och det påverkar startpunkten och slutpunkten.

Klicka först för att se effekten på signalsändaren. När en snabbt stigande stegsignal når kondensatorn laddas kondensatorn snabbt. Laddningsströmmen är relaterad till hur snabbt signalspänningen stiger. Laddningsströmformeln är: I = C*dV/dt. Ju högre kapacitans, desto högre laddningsström, desto snabbare blir signalhöjningstiden, desto mindre dt, desto högre laddningsström.

Vi vet att reflektionen av en signal är relaterad till förändringen i impedansen som signalen känner, så för analys, låt oss titta på förändringen i impedans som kapacitansen orsakar. I det inledande skedet av kondensatorladdning uttrycks impedansen som:

Här är dV faktiskt spänningsförändringen av stegsignalen, dt är signalhöjningstiden och kapacitansimpedansformeln blir:

Från denna formel kan vi få en mycket viktig information, när stegsignalen appliceras på det inledande steget i kondensatorns båda ändar, är kondensatorns impedans relaterad till signalstigningstiden och dess kapacitans.

Vanligtvis i det inledande skedet av kondensatorladdning är impedansen mycket liten, mindre än ledningens karakteristiska impedans. Signalens negativa reflektion sker vid kondensatorn, och den negativa spänningssignalen överlagras med den ursprungliga signalen, vilket resulterar i att sändaren sänks vid sändaren och den icke-monotona signalen vid sändaren.

För den mottagande änden, efter att signalen når mottagaränden, inträffar positiv reflektion, den reflekterade signalen når kondensatorpositionen, den typen av negativ reflektion uppstår och den negativa reflektionsspänningen som reflekteras tillbaka till den mottagande änden orsakar också signalen vid mottagaren avsluta för att generera nedströmning.

För att det reflekterade bruset ska vara mindre än 5% av spänningssvängen, vilket är acceptabelt för signalen, måste impedansförändringen vara mindre än 10%. Så vad ska kapacitansimpedansen vara? Kapacitansimpedans är en parallellimpedans, och vi kan använda parallellimpedansformeln och reflektionskoefficientformeln för att bestämma dess intervall. För denna parallella impedans vill vi att kapacitansimpedansen ska vara så stor som möjligt. Om vi ​​antar att kapacitansimpedansen är K -tider för PCB -ledningens karakteristiska impedans, kan impedansen som känns av signalen vid kondensatorn erhållas enligt parallellimpedansformeln:

Det vill säga, enligt denna idealiska beräkning måste kondensatorns impedans vara minst 9 gånger den karakteristiska impedansen för kretskortet. I själva verket, när kondensatorn laddas, ökar kondensatorns impedans och förblir inte alltid den lägsta impedansen. Dessutom kan varje enhet ha parasitisk induktans, vilket ökar impedansen. Så denna niofaldiga gräns kan slappna av. I den följande diskussionen antar du att gränsen är 5 gånger.

Med en indikator på impedans kan vi avgöra hur mycket kapacitans som kan tolereras. 50 ohms karakteristiska impedans på kretskortet är mycket vanligt, så jag använde 50 ohm för att beräkna det.

Det dras slutsatsen att:

I detta fall, om signalhöjningstiden är 1ns, är kapacitansen mindre än 4 pikogram. Omvänt, om kapacitansen är 4 pikogram, är signalhöjningstiden i bästa fall 1ns. Om signalhöjningstiden är 0.5ns kommer denna 4 pikograms kapacitans att orsaka problem.

Beräkningen här är bara för att förklara kapacitansens påverkan, den faktiska kretsen är mycket komplex, fler faktorer måste beaktas, så om beräkningen här är korrekt är inte praktisk betydelse. Nyckeln är att förstå hur kapacitans påverkar signalen genom denna beräkning. När vi har en perceptuell förståelse för varje faktor påverkan på kretskortet, kan vi ge nödvändig vägledning för konstruktionen och veta hur man analyserar problem när de uppstår. Exakta uppskattningar kräver mjukvaruemulering.

Slutsats:

1. Den kapacitiva belastningen under PCB -routing får signalen från sändaränden att producera nedspolning, och signalen från mottagaränden kommer också att producera nedspolning.

2. Kapacitansens tolerans är relaterad till signalstigningstiden, ju snabbare signalstigningstiden är, desto mindre är toleransen för kapacitans.