Çoğu durumda, PCB kablolama, tümü parazitik kapasitansa sahip olan ve kaçınılmaz olarak sinyali etkileyecek olan deliklerden, test spot pedlerinden, kısa saplama hatlarından vb. geçecektir. Kapasitansın sinyal üzerindeki etkisi, verici uç ve alıcı uçtan analiz edilmelidir ve başlangıç ​​noktası ve bitiş noktası üzerinde bir etkisi vardır.

Sinyal verici üzerindeki etkisini görmek için önce tıklayın. Hızla yükselen bir adım sinyali kapasitöre ulaştığında, kapasitör hızla şarj olur. Şarj akımı, sinyal voltajının ne kadar hızlı yükseldiği ile ilgilidir. Şarj akımı formülü: I=C*dV/dt. Kapasitans ne kadar yüksekse, şarj akımı o kadar yüksek, sinyal yükselme süresi o kadar hızlı, dt o kadar küçük, şarj akımı da o kadar yüksek olur.

Bir sinyalin yansımasının, sinyalin algıladığı empedans değişikliği ile ilgili olduğunu biliyoruz, bu nedenle analiz için, kapasitansın neden olduğu empedans değişikliğine bakalım. Kondansatör şarjının ilk aşamasında empedans şu şekilde ifade edilir:

Burada, dV aslında adım sinyalinin voltaj değişimidir, dt sinyal yükselme süresidir ve kapasitans empedans formülü şöyle olur:

Bu formülden çok önemli bir bilgi alabiliriz, kapasitörün her iki ucundaki başlangıç ​​aşamasına adım sinyali uygulandığında, kapasitörün empedansı, sinyal yükselme süresi ve kapasitansı ile ilgilidir.

Genellikle kapasitör şarjının ilk aşamasında, empedans çok küçüktür, kablolamanın karakteristik empedansından daha azdır. Sinyalin negatif yansıması kapasitörde meydana gelir ve negatif voltaj sinyali orijinal sinyalin üzerine bindirilir, bu da sinyalin vericide aşağı itilmesi ve vericide sinyalin monoton olmaması ile sonuçlanır.

Alıcı uç için, sinyal alıcı uca ulaştıktan sonra pozitif yansıma meydana gelir, yansıyan sinyal kapasitör konumuna ulaşır, bu tür bir negatif yansıma meydana gelir ve alıcı uca geri yansıyan negatif yansıma voltajı da alıcıda sinyale neden olur. düşüş oluşturmak için son.

Yansıyan gürültünün sinyal için tolere edilebilen voltaj salınımının %5’inden az olması için empedans değişiminin %10’dan az olması gerekir. Peki kapasitans empedansı ne olmalıdır? Kapasitans empedansı paralel bir empedanstır ve aralığını belirlemek için paralel empedans formülünü ve yansıma katsayısı formülünü kullanabiliriz. Bu paralel empedans için kapasitans empedansının mümkün olduğu kadar büyük olmasını istiyoruz. Kapasitans empedansının PCB kablolama karakteristik empedansının K katı olduğu varsayılarak, kondansatördeki sinyal tarafından hissedilen empedans, paralel empedans formülüne göre elde edilebilir:

Yani bu ideal hesaba göre kapasitörün empedansı, PCB’nin karakteristik empedansının en az 9 katı olmalıdır. Aslında, kondansatör şarj olurken, kondansatörün empedansı artar ve her zaman en düşük empedans olarak kalmaz. Ek olarak, her cihaz, empedansı artıran parazitik endüktansa sahip olabilir. Yani bu dokuz kat sınır gevşetilebilir. Aşağıdaki tartışmada, sınırın 5 katı olduğunu varsayalım.

Bir empedans göstergesi ile ne kadar kapasitansın tolere edilebileceğini belirleyebiliriz. Devre kartındaki 50 ohm karakteristik empedans çok yaygındır, bu yüzden hesaplamak için 50 ohm kullandım.

Şu sonuca varılır:

Bu durumda sinyal yükselme süresi 1ns ise kapasitans 4 pikogramdan azdır. Tersine, kapasitans 4 pikogram ise, sinyal yükselme süresi en iyi ihtimalle 1ns’dir. Sinyal yükselme süresi 0.5ns ise, bu 4 pikogram kapasitans sorunlara neden olacaktır.

Buradaki hesaplama sadece kapasitansın etkisini açıklamak içindir, gerçek devre çok karmaşıktır, daha fazla faktörün dikkate alınması gerekir, bu nedenle buradaki hesaplamanın doğru olup olmadığı pratik olarak önemli değildir. Anahtar, bu hesaplama yoluyla kapasitansın sinyali nasıl etkilediğini anlamaktır. Her bir faktörün devre kartı üzerindeki etkisine dair algısal bir anlayışa sahip olduğumuzda, tasarım için gerekli rehberlik sağlayabilir ve ortaya çıktıklarında sorunları nasıl analiz edeceğimizi bilebiliriz. Doğru tahminler, yazılım öykünmesini gerektirir.

Sonuç:

1. PCB yönlendirmesi sırasındaki kapasitif yük, verici ucunun sinyalinin aşağı inmesine neden olur ve alıcı ucunun sinyali de aşağı doğru akım üretecektir.

2. Kapasitans toleransı, sinyal yükselme süresi ile ilgilidir, sinyal yükselme süresi ne kadar hızlı olursa, kapasitans toleransı o kadar küçük olur.