Ifilelẹ jẹ ọkan ninu awọn ọgbọn iṣẹ ipilẹ julọ fun awọn ẹlẹrọ apẹrẹ PCB. Didara onirin yoo ni ipa taara iṣẹ ti gbogbo eto naa. Pupọ julọ awọn imọ-jinlẹ apẹrẹ iyara gbọdọ jẹ imuse nikẹhin ati rii daju nipasẹ Ifilelẹ. O le rii pe wiwiri ṣe pataki pupọ ninu PCB iyara to gaju oniru. Awọn atẹle yoo ṣe itupalẹ awọn ọgbọn ti diẹ ninu awọn ipo ti o le ba pade ni onirin gangan, ati fun diẹ ninu awọn ilana ipa-ọna iṣapeye diẹ sii.

O ti ṣe alaye ni akọkọ lati awọn aaye mẹta: wiwọ igun-ọtun, wiwọ iyatọ, ati wiwọn serpentine.

1. Ọtun-igun afisona

Wiwiri igun-ọtun jẹ gbogbogbo ipo ti o nilo lati yago fun bi o ti ṣee ṣe ni wiwa PCB, ati pe o ti fẹrẹ di ọkan ninu awọn iṣedede fun wiwọn didara onirin. Nitorinaa ipa melo ni wiwọ igun-ọtun yoo ni lori gbigbe ifihan agbara? Ni opo, ipa-ọna igun-ọtun yoo yi iwọn ila ti laini gbigbe pada, nfa idaduro ni ikọlu. Ni otitọ, kii ṣe ipa-ọna igun-ọtun nikan, ṣugbọn tun awọn igun ati ipa-ọna igun-nla le fa awọn iyipada ikọlu.

Ipa ti ipa-ọna igun-ọtun lori ifihan agbara jẹ afihan ni akọkọ ni awọn aaye mẹta:

Ọkan ni pe igun naa le jẹ deede si fifuye capacitive lori laini gbigbe, eyiti o fa fifalẹ akoko dide; awọn keji ni wipe awọn impedance discontinuity yoo fa ifihan irisi; kẹta ni EMI ti ipilẹṣẹ nipasẹ awọn ọtun-igun sample.

Agbara parasitic ti o ṣẹlẹ nipasẹ igun ọtun ti laini gbigbe ni a le ṣe iṣiro nipasẹ agbekalẹ imudara atẹle:

C = 61W (Eri) 1/2/Z0

Ninu agbekalẹ ti o wa loke, C n tọka si agbara deede ti igun (kuro: pF), W n tọka si iwọn ti itọpa (kuro: inch), εr n tọka si ibakan dielectric ti alabọde, ati Z0 jẹ ikọlu abuda. ti ila gbigbe. Fun apẹẹrẹ, fun laini gbigbe 4Mils 50 ohm ( ni 4.3), agbara ti a mu nipasẹ igun ọtun jẹ nipa 0.0101pF, ati lẹhinna iyipada akoko dide ti o ṣẹlẹ nipasẹ eyi le ṣe ifoju:

T10-90%=2.2CZ0/2=2.20.010150/2=0.556ps

O le rii nipasẹ iṣiro pe ipa agbara mu nipasẹ itọpa igun-ọtun jẹ kekere pupọ.

Bi iwọn laini ti itọpa igun-ọtun n pọ si, ikọlu nibẹ yoo dinku, nitorinaa iyalẹnu ifihan ifihan kan yoo waye. A le ṣe iṣiro ikọlu ti o dọgba lẹhin ti iwọn laini pọ si ni ibamu si agbekalẹ iṣiro impedance ti a mẹnuba ninu ori laini gbigbe, ati lẹhinna Ṣe iṣiro olusọdipúpọ iṣaro ni ibamu si ilana imuduro:

ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)

Ni gbogbogbo, iyipada ikọlu ti o ṣẹlẹ nipasẹ wiwọ igun-ọtun wa laarin 7% -20%, nitorinaa olusọdipúpọ afihan ti o pọju jẹ nipa 0.1. Pẹlupẹlu, bi a ti le rii lati nọmba ti o wa ni isalẹ, ikọlu ti laini gbigbe yipada si kere julọ laarin ipari ti laini W / 2, ati lẹhinna pada si ikọlu deede lẹhin akoko W / 2. Gbogbo akoko iyipada ikọjusi jẹ kukuru pupọ, nigbagbogbo laarin 10ps. Ninu inu, iru awọn ayipada iyara ati kekere jẹ aifiyesi fun gbigbe ifihan gbogbogbo.

Ọpọlọpọ eniyan ni oye yii ti wiwọ igun-ọtun. Wọn ro pe sample jẹ rọrun lati atagba tabi gba awọn igbi itanna ati ṣe ina EMI. Eyi ti di ọkan ninu awọn idi ti ọpọlọpọ eniyan fi ro pe wiwọ igun-ọtun ko le ṣe ipalọlọ. Sibẹsibẹ, ọpọlọpọ awọn abajade idanwo gangan fihan pe awọn itọpa igun-ọtun kii yoo gbejade EMI ti o han gbangba ju awọn laini taara. Boya iṣẹ ohun elo lọwọlọwọ ati ipele idanwo ni ihamọ deede idanwo naa, ṣugbọn o kere ju o ṣapejuwe iṣoro kan. Ìtọjú ti awọn onirin igun-ọtun ti wa tẹlẹ kere ju aṣiṣe wiwọn ti ohun elo funrararẹ.

Ni gbogbogbo, ipa-ọna igun-ọtun kii ṣe ẹru bi a ti ro. O kere ju ninu awọn ohun elo ti o wa ni isalẹ GHz, eyikeyi awọn ipa bii agbara, iṣaro, EMI, ati bẹbẹ lọ ko ni afihan ninu idanwo TDR. Awọn onimọ-ẹrọ apẹrẹ PCB iyara-giga yẹ ki o tun dojukọ akọkọ, apẹrẹ agbara/ilẹ, ati apẹrẹ onirin. Nipasẹ awọn iho ati awọn aaye miiran. Nitoribẹẹ, botilẹjẹpe ipa ti wiwọ igun-ọtun ko ṣe pataki pupọ, ko tumọ si pe gbogbo wa le lo wiwọ igun-ọtun ni ọjọ iwaju. Ifarabalẹ si awọn alaye jẹ didara ipilẹ ti gbogbo ẹlẹrọ ti o dara gbọdọ ni. Pẹlupẹlu, pẹlu idagbasoke iyara ti awọn iyika oni-nọmba, PCB igbohunsafẹfẹ ti ifihan agbara nipasẹ awọn onimọ-ẹrọ yoo tẹsiwaju lati pọ si. Ni aaye ti apẹrẹ RF loke 10GHz, awọn igun ọtun kekere wọnyi le di idojukọ ti awọn iṣoro iyara-giga.

2. Iyatọ afisona

Ifihan iyatọ (DifferentialSignal) jẹ diẹ sii ati siwaju sii ni lilo pupọ ni apẹrẹ iyika iyara to gaju. Awọn julọ lominu ni ifihan agbara ninu awọn Circuit ti wa ni igba apẹrẹ pẹlu kan iyato be. Kini o jẹ ki o gbajumọ bẹ? Bii o ṣe le rii daju iṣẹ ṣiṣe to dara ni apẹrẹ PCB? Pẹlu awọn ibeere meji wọnyi, a tẹsiwaju si apakan atẹle ti ijiroro naa.

Kini ifihan agbara iyatọ? Ni awọn ofin ti layman, opin wiwakọ nfi awọn ami meji dogba ati iyipada ranṣẹ, ati opin gbigba ṣe idajọ ipo ọgbọn “0” tabi “1” nipa ifiwera iyatọ laarin awọn foliteji meji. Awọn itọpa bata ti n gbe awọn ifihan agbara iyatọ ni a npe ni awọn itọpa iyatọ.

Ti a fiwera pẹlu awọn itọpa ifihan ti o pari ẹyọkan, awọn ifihan agbara iyatọ ni awọn anfani ti o han julọ ni awọn aaye mẹta wọnyi:

a. Agbara ikọlu agbara ti o lagbara, nitori idapọ laarin awọn itọpa iyatọ meji dara julọ. Nigbati kikọlu ariwo ba wa lati ita, wọn fẹrẹ pọ si awọn laini meji ni akoko kanna, ati pe ipari gbigba nikan ṣe abojuto iyatọ laarin awọn ifihan agbara meji. Nitorinaa, ariwo ipo ti o wọpọ ita le ti paarẹ patapata. b. O le ṣe imunadoko EMI. Fun idi kanna, nitori ilodisi idakeji ti awọn ifihan agbara meji, awọn aaye itanna ti o tan nipasẹ wọn le fagile ara wọn jade. Bi asopọ pọ si, agbara itanna eletiriki ti o dinku si aye ita. c. Ipo akoko jẹ deede. Nitori iyipada iyipada ti ifihan iyatọ ti o wa ni ikorita ti awọn ifihan agbara meji, ko dabi ifihan ti o pari-ẹyọkan lasan, eyiti o da lori awọn foliteji ti o ga ati kekere lati pinnu, o kere si ipa nipasẹ ilana ati iwọn otutu, eyiti o le dinku aṣiṣe ni akoko. , Ṣugbọn tun dara julọ fun awọn iyika ifihan agbara titobi kekere. LVDS olokiki lọwọlọwọ (lowvoltagedifferentialsignaling) tọka si imọ-ẹrọ ifihan iyatọ titobi titobi kekere yii.

Fun awọn onimọ-ẹrọ PCB, ibakcdun julọ ni bii o ṣe le rii daju pe awọn anfani wọnyi ti awọn onirin iyatọ le ṣee lo ni kikun ni wiwakọ gangan. Boya ẹnikẹni ti o ti ni ifọwọkan pẹlu Ìfilélẹ yoo ni oye awọn ibeere gbogbogbo ti awọn onirin iyatọ, eyini ni, “ipari deede ati ijinna dogba”. Gigun dogba ni lati rii daju pe awọn ifihan agbara iyatọ meji ṣetọju awọn polarities idakeji ni gbogbo igba ati dinku paati ipo ti o wọpọ; ijinna dogba jẹ akọkọ lati rii daju pe awọn idiwọ iyatọ ti awọn mejeeji ni ibamu ati dinku awọn iweyinpada. “Bi isunmọ bi o ti ṣee” jẹ nigbakan ọkan ninu awọn ibeere ti wiwọn iyatọ. Ṣugbọn gbogbo awọn ofin wọnyi ko lo lati lo ẹrọ, ati pe ọpọlọpọ awọn onimọ-ẹrọ dabi pe wọn ko loye pataki ti gbigbe ifihan iyatọ iyara giga.

Awọn atẹle ni idojukọ lori ọpọlọpọ awọn aiyede ti o wọpọ ni apẹrẹ ifihan iyatọ PCB.

Aiṣedeede 1: O gbagbọ pe ifihan iyatọ ko nilo ọkọ ofurufu ilẹ bi ọna ipadabọ, tabi pe awọn itọpa iyatọ pese ọna ipadabọ fun ara wọn. Idi fun aiyede yii ni pe wọn ni idamu nipasẹ awọn iṣẹlẹ lasan, tabi ilana ti gbigbe ifihan agbara iyara ko jin to. O le rii lati ọna ti opin gbigba ti Nọmba 1-8-15 pe awọn ṣiṣan emitter ti transistors Q3 ati Q4 jẹ dogba ati idakeji, ati awọn ṣiṣan wọn ni ilẹ gangan fagile ara wọn (I1 = 0), nitorinaa Circuit iyatọ jẹ iru bounces ati awọn ifihan agbara ariwo miiran ti o le wa lori agbara ati awọn ọkọ ofurufu ilẹ jẹ aibikita. Ifagile ipadabọ apakan ti ọkọ ofurufu ilẹ ko tumọ si pe Circuit iyatọ ko lo ọkọ ofurufu itọkasi bi ọna ipadabọ ifihan. Ni otitọ, ninu itupalẹ ipadabọ ifihan agbara, ẹrọ ti awọn ẹrọ onirin iyatọ ati awọn onirin opin-opin lasan jẹ kanna, iyẹn ni, awọn ifihan agbara-igbohunsafẹfẹ nigbagbogbo Atunse pẹlu lupu pẹlu inductance ti o kere julọ, iyatọ nla julọ ni pe ni afikun si idapọmọra si ilẹ, ila ti o yatọ si tun ni idapọpọ. Iru asopọ wo ni o lagbara, eyi ti o di ọna ipadabọ akọkọ. Nọmba 1-8-16 jẹ aworan atọka ti pinpin aaye geomagnetic ti awọn ifihan agbara-opin ati awọn ifihan agbara iyatọ.

Ninu apẹrẹ iyika PCB, idapọ laarin awọn itọpa iyatọ jẹ kekere, nigbagbogbo n ṣe iṣiro 10 si 20% ti iwọn idapọ, ati diẹ sii ni sisọpọ si ilẹ, nitorinaa ipadabọ akọkọ ti itọpa iyatọ si tun wa lori ilẹ. ofurufu . Nigbati ọkọ ofurufu ilẹ ba dawọ duro, idapọ laarin awọn itọpa iyatọ yoo pese ọna ipadabọ akọkọ ni agbegbe laisi ọkọ ofurufu itọkasi, bi a ṣe han ni Nọmba 1-8-17. Botilẹjẹpe ipa ti ifasilẹ ti ọkọ ofurufu itọkasi lori itọpa iyatọ ko ṣe pataki bi ti itọpa ti o wa ni ẹyọkan lasan, yoo tun dinku didara ifihan iyatọ ati mu EMI pọ si, eyiti o yẹ ki o yago fun bi o ti ṣee. . Diẹ ninu awọn apẹẹrẹ gbagbọ pe ọkọ ofurufu itọkasi labẹ itọpa iyatọ le yọkuro lati dinku diẹ ninu awọn ifihan agbara ipo ti o wọpọ ni gbigbe iyatọ. Sibẹsibẹ, ọna yii kii ṣe wuni ni imọran. Bawo ni lati ṣakoso ikọlu naa? Lai pese lupu impedance ilẹ fun ifihan ipo-ọna ti o wọpọ yoo ṣẹlẹ lainidii fa itankalẹ EMI. Ọna yii ṣe ipalara diẹ sii ju ti o dara lọ.

Aiṣedeede 2: A gbagbọ pe fifi aaye dogba jẹ pataki ju ipari ila ti o baamu lọ. Ni ipilẹ PCB gangan, igbagbogbo ko ṣee ṣe lati pade awọn ibeere ti apẹrẹ iyatọ ni akoko kanna. Nitori aye ti pinpin pin, vias, ati aaye wiwu, idi ti ibamu ipari ila gbọdọ ṣee ṣe nipasẹ yiyi to dara, ṣugbọn abajade gbọdọ jẹ pe diẹ ninu awọn agbegbe ti bata iyatọ ko le ni afiwe. Kini o yẹ ki a ṣe ni akoko yii? Yiyan wo? Ṣaaju ṣiṣe awọn ipari, jẹ ki a wo awọn abajade kikopa atẹle wọnyi.

Lati awọn abajade kikopa ti o wa loke, o le rii pe awọn ọna igbi ti Eto 1 ati Eto 2 fẹrẹ jọjọ, iyẹn ni pe, ipa ti o ṣẹlẹ nipasẹ aaye aidogba jẹ iwonba. Ni ifiwera, ipa ti aiṣedeede gigun laini lori akoko naa tobi pupọ. (Eto 3). Lati iṣiro imọ-ọrọ, botilẹjẹpe aaye ti ko ni ibamu yoo jẹ ki aiṣedeede iyatọ yipada, nitori pe asopọ laarin awọn iyatọ iyatọ tikararẹ ko ṣe pataki, iwọn iyipada ikọlu tun jẹ kekere pupọ, nigbagbogbo laarin 10%, eyiti o jẹ deede si igbasilẹ kan nikan. . Iṣiro ti o ṣẹlẹ nipasẹ iho kii yoo ni ipa pataki lori gbigbe ifihan agbara. Ni kete ti ipari ila ko baramu, ni afikun si aiṣedeede akoko, awọn paati ipo ti o wọpọ ni a ṣe sinu ifihan iyatọ, eyiti o dinku didara ifihan ati mu EMI pọ si.

O le sọ pe ofin ti o ṣe pataki julọ ni apẹrẹ ti awọn itọpa iyatọ PCB jẹ ipari ila ti o baamu, ati awọn ofin miiran le ṣe ni irọrun ni ibamu si awọn ibeere apẹrẹ ati awọn ohun elo to wulo.

Aiṣedeede 3: Ronu pe wiwi iyatọ gbọdọ jẹ isunmọ pupọ. Mimu awọn itọpa iyatọ ti o sunmọ jẹ nkan diẹ sii ju lati mu isọpọ wọn pọ si, eyiti ko le mu ajesara si ariwo nikan, ṣugbọn tun lo ni kikun ti ilodisi idakeji ti aaye oofa lati ṣe aiṣedeede kikọlu itanna si agbaye ita. Botilẹjẹpe ọna yii jẹ anfani pupọ ni ọpọlọpọ awọn ọran, kii ṣe pipe. Ti a ba le rii daju pe wọn ni aabo ni kikun lati kikọlu ita, lẹhinna a ko nilo lati lo idapọ ti o lagbara lati ṣaṣeyọri ikọlu. Ati idi ti idinku EMI. Bawo ni a ṣe le rii daju ipinya ti o dara ati aabo awọn itọpa iyatọ? Alekun aye pẹlu awọn itọpa ifihan agbara jẹ ọkan ninu awọn ọna ipilẹ julọ. Agbara aaye itanna n dinku pẹlu onigun mẹrin ti ijinna. Ni gbogbogbo, nigbati aaye laini ba kọja awọn akoko 4 ni iwọn ila, kikọlu laarin wọn jẹ alailagbara pupọ. Le ti wa ni bikita. Ni afikun, ipinya nipasẹ ọkọ ofurufu ilẹ tun le ṣe ipa aabo to dara. Ilana yii ni igbagbogbo lo ni iwọn-giga (loke 10G) apẹrẹ PCB package IC. O ti wa ni a npe ni a CPW be, eyi ti o le rii daju ti o muna iyato impedance. Iṣakoso (2Z0), bi o han ni Figure 1-8-19.

Awọn itọpa iyatọ le tun ṣiṣẹ ni awọn ipele ifihan agbara ti o yatọ, ṣugbọn ọna yii kii ṣe iṣeduro ni gbogbogbo, nitori awọn iyatọ ninu ikọlu ati awọn vias ti a ṣe nipasẹ awọn ipele oriṣiriṣi yoo run ipa ti gbigbe ipo iyatọ ati ṣafihan ariwo ipo ti o wọpọ. Ni afikun, ti awọn ipele meji ti o wa nitosi ko ni asopọ ni wiwọ, yoo dinku agbara ti iyatọ iyatọ lati koju ariwo, ṣugbọn ti o ba le ṣetọju ijinna to dara lati awọn itọpa agbegbe, crosstalk kii ṣe iṣoro. Ni awọn igbohunsafẹfẹ gbogbogbo (ni isalẹ GHz), EMI kii yoo jẹ iṣoro pataki kan. Awọn idanwo ti fihan pe attenuation ti agbara radiated ni ijinna ti 500 mils lati itọpa iyatọ ti de 60 dB ni ijinna ti awọn mita 3, eyiti o to lati pade boṣewa itọsi itanna FCC, nitorinaa apẹẹrẹ ko ni aibalẹ paapaa paapaa. Pupọ nipa ailagbara itanna ti o ṣẹlẹ nipasẹ isọdọkan laini iyatọ ti ko to.

3. Serpentine ila

Laini ejo jẹ iru ọna ipa-ọna ti a maa n lo ni Ìfilélẹ. Idi akọkọ rẹ ni lati ṣatunṣe idaduro lati pade awọn ibeere apẹrẹ akoko eto. Olupilẹṣẹ gbọdọ kọkọ ni oye yii: laini serpentine yoo run didara ifihan agbara, yi idaduro gbigbe pada, ki o gbiyanju lati yago fun lilo rẹ nigbati o ba n ṣe ẹrọ. Sibẹsibẹ, ni apẹrẹ gangan, lati rii daju pe ifihan agbara ni akoko idaduro to, tabi lati dinku aiṣedeede akoko laarin ẹgbẹ kanna ti awọn ifihan agbara, o jẹ pataki nigbagbogbo lati mọọmọ ṣe afẹfẹ okun waya naa.

Nitorinaa, ipa wo ni laini serpentine ni lori gbigbe ifihan agbara? Kini o yẹ ki Emi san ifojusi si nigbati o ba n ṣe okun waya? Awọn paramita meji ti o ṣe pataki julọ ni gigun isọpọ ti o jọra (Lp) ati ijinna idapọ (S), bi o ṣe han ni Nọmba 1-8-21. O han ni, nigbati ifihan ba wa ni tan kaakiri lori itọpa serpentine, awọn abala ila ti o jọra yoo jẹ pọ ni ipo iyatọ. Bi S kere si ti Lp ba si tobi, yoo ni iwọn isọpọ pọ si. O le fa idaduro gbigbe lati dinku, ati pe didara ifihan ti dinku pupọ nitori ọrọ agbekọja. Ilana naa le tọka si igbekale ipo ti o wọpọ ati ipo agbekọja ipo iyatọ ni ori 3.

Awọn atẹle jẹ diẹ ninu awọn imọran fun awọn onimọ-ẹrọ Layout nigbati o ba n ba awọn laini serpentine ṣiṣẹ:

1. Gbiyanju lati mu ijinna (S) ti awọn apa ila ti o jọra, o kere ju 3H lọ, H tọka si ijinna lati itọpa ifihan si ọkọ ofurufu itọkasi. Ni awọn ofin layman, o jẹ lati lọ ni ayika tẹ nla kan. Niwọn igba ti S ti tobi to, ipa ipapọpopọ le fẹrẹ yẹra patapata. 2. Din ipari gigun lp. Nigbati idaduro Lp ilọpo meji ba sunmọ tabi ti kọja akoko igbega ifihan agbara, agbekọja ti ipilẹṣẹ yoo de itẹlọrun. 3. Idaduro gbigbe ifihan agbara ti o ṣẹlẹ nipasẹ laini serpentine ti Strip-Line tabi Micro-strip ti a fi sii jẹ kere ju ti Micro-strip. Ni imọran, ila ila kii yoo ni ipa lori oṣuwọn gbigbe nitori iyatọ ipo agbekọja. 4. Fun awọn laini ifihan agbara-giga ati awọn ti o ni awọn ibeere akoko ti o muna, gbiyanju lati ma lo awọn ila serpentine, paapaa ni awọn agbegbe kekere. 5. O le lo awọn itọpa serpentine nigbagbogbo ni eyikeyi igun, gẹgẹbi ilana C ni Nọmba 1-8-20, eyiti o le dinku isọpọpọpọ. 6. Ninu apẹrẹ PCB iyara to gaju, laini serpentine ko ni ohun ti a pe ni sisẹ tabi agbara kikọlu, ati pe o le dinku didara ifihan nikan, nitorinaa o lo nikan fun ibaramu akoko ati ko ni idi miiran. 7. Nigba miran o le ro ajija afisona fun yikaka. Simulation fihan pe ipa rẹ dara julọ ju ipa ọna serpentine deede.