Welke wijzigingen brengt de traceerbreedte van het PCB-ontwerp
May 27, 2020
Bij PCB-routering gebeurt het vaak dat wanneer het spoor door een gebied gaat, vanwege de beperkte bedradingsruimte in het gebied, het noodzakelijk is om een dunnere lijn te gebruiken. Na het passeren van dit gebied keert de lijn terug naar de oorspronkelijke breedte. Veranderingen in de spoorbreedte zullen impedantieveranderingen veroorzaken, zodat reflectie optreedt, wat het signaal zal beïnvloeden. Dus onder welke omstandigheden kan dit effect worden genegeerd, en onder welke omstandigheden moeten we rekening houden met de impact ervan?
Er zijn drie factoren die verband houden met dit effect: de omvang van de impedantie verandering, het signaal stijging tijd, en de vertraging van het signaal op de smalle lijn.
Laten we eerst de omvang van de impedantieverandering bespreken. Het ontwerp van veel circuits vereist dat het gereflecteerde geluid minder dan 5% van de spanningsschommel is (dit is gerelateerd aan het geluidsbudget op het signaal). Volgens de reflectiecoëfficiëntformule kan de geschatte veranderingssnelheid van impedantie worden berekend als: ∙Z/Z1≤10%. Dit is de basisreden waarom de typische index van de weerstand van de printplaat +/- 10% is
Als de impedantiewijziging slechts eenmaal optreedt, bijvoorbeeld nadat de lijnbreedte is gewijzigd van 8mil naar 6mil, wordt de breedte van 6 mijl gehandhaafd. Om te voldoen aan de geluidsbudgeteis dat het signaalreflectiegeluid bij de abrupte verandering niet meer dan 5% van de spanningsschommel bedraagt, moet de impedantiewijziging minder dan 10% bedragen. Soms is het moeilijk om te doen. Laten we het geval van microstrip lijn op FR4 blad als voorbeeld. Als de lijnbreedte 8 mil is, is de dikte tussen de lijn en het referentievlak 4mil en de karakteristieke impedantie 46,5Ω. Nadat de lijnbreedte verandert in 6mil, wordt de karakteristieke impedantie 54.2Ω en bereikt de impedantieveranderingspercentage 20%. De amplitude van het gereflecteerde signaal moet de norm overschrijden. Wat betreft hoeveel het van invloed op het signaal, het is ook gerelateerd aan het signaal stijging tijd en de vertraging van het signaal van het rijden einde van het reflectiepunt. Maar dit is in ieder geval een potentieel probleem. Gelukkig kan het probleem worden opgelost door impedantie matching beëindiging.
Als de impedantiewijziging twee keer optreedt, bijvoorbeeld nadat de lijnbreedte is gewijzigd van 8mil naar 6mil, is deze terug naar 8mil nadat deze 2 cm is uitgetrokken. Dan zal de reflectie optreden aan beide uiteinden van de 2cm lange en 6mil brede lijn, een is de impedantie wordt groter en positieve reflectie optreedt, en de andere is impedantie wordt kleiner en negatieve reflectie optreedt. Als het interval tussen twee reflecties kort genoeg is, kunnen de twee reflecties elkaar annuleren, waardoor de impact wordt verminderd. Stel dat het uitgezonden signaal 1V is, de eerste regelmatige reflectie heeft 0,2V gereflecteerd, de 1.2V blijft naar voren zenden en de tweede reflectie heeft -0,2 * 1,2 = 0,24v teruggekaatst. Ervan uitgaande dat de lengte van de 6mil lijn is zeer kort en de twee reflecties optreden bijna gelijktijdig, dan is de totale gereflecteerde spanning is slechts 0,04V, dat is minder dan de geluidsbudget eis van 5%. Daarom, of deze reflectie van invloed op het signaal en hoeveel het beïnvloedt is gerelateerd aan de vertraging bij de impedantie verandering en het signaal stijging tijd. Onderzoek en experimenten hebben aangetoond dat zolang de vertraging bij de impedantieverandering minder dan 20% van de signaalstijgingstijd is, het gereflecteerde signaal geen problemen zal veroorzaken.
Als de signaalstijgingstijd 1ns is, dan is de vertraging bij de impedantieverandering minder dan 0.2ns die aan 1.2 duim overeenkomstig 1.2 duim overeenkomen, en de bezinning zal geen problemen veroorzaken. Met andere woorden, voor het geval van dit voorbeeld, zolang de lengte van de 6mil brede spoor is minder dan 3cm, zal er geen probleem zijn.
Wanneer de spoorbreedte van de PCB-ontwerpspoorlijn verandert, moet zorgvuldig worden geanalyseerd of deze een impact veroorzaakt op basis van de werkelijke situatie. Er zijn drie parameters om bezorgd over te zijn: hoe groot is de verandering in impedantie, wat is de signaalstijgingstijd en hoe lang het nekvormige deel van de lijnbreedte verandert. Schat ongeveer volgens de bovenstaande methode en laat een bepaalde marge op de juiste manier achter. Minimaliseer indien mogelijk de lengte van het nekgedeelte.
Er moet op worden gewezen dat in de feitelijke PCB-verwerking, de parameters niet zo nauwkeurig kunnen zijn als de theorie. De theorie kan een leidraad zijn voor ons ontwerp, maar kan niet worden gekopieerd of dogmatisch. Dit is tenslotte een praktische wetenschap. De geschatte waarde moet op passende wijze worden herzien op basis van de werkelijke situatie en vervolgens worden toegepast op het ontwerp. Als u zich onervaren voelt, wees conservatief en adequaat aan te passen aan de productiekosten.