Kokie pakeitimai bus PCB dizainas pėdsakų plotis atneš
May 27, 2020
Kai PCB maršruto, dažnai atsitinka, kad kai pėdsakai eina per plotą, dėl riboto laidų erdvę srityje, būtina naudoti plonesni linija. Pravažiavus šią sritį, linija grįžta į pradinį plotį. Sekimo pločio pokyčiai sukels varžos pokyčius, todėl atsispindys, kuris turės įtakos signalui. Taigi kokiomis aplinkybėmis šio poveikio galima nepaisyti ir kokiomis aplinkybėmis turime atsižvelgti į jo poveikį?
Yra trys veiksniai, susiję su šiuo poveikiu: varžos pokyčio dydis, signalo kilimo laikas ir signalo vėlavimas siauroje linijoje.
Pirmiausia galime aptarti varžos pokyčių mastą. Daugelio grandinių konstrukcija reikalauja, kad atspindėtas triukšmas būtų mažesnis nei 5% įtampos sūpynės (tai susiję su triukšmo biudžeto signalo). Pagal atspindžio koeficiento formulę apytikslis pilnutinės varžos pokytis gali būti apskaičiuojamas taip: 『Z/Z1≤10%. Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl tipiškas indeksas plokštės atsparumas yra +/- 10%
Jei pilnutinės varžos pokytis įvyksta tik vieną kartą, pavyzdžiui, pakeitus linijos plotį iš 8mil į 6mil, išlaikomas 6mil plotis. Kad būtų laikomasi triukšmo biudžeto reikalavimo, kad signalo atspindžio triukšmas staigiai pasikeitus neviršytų 5% įtampos sūpynės, pilnutinės varžos pokytis turi būti mažesnis nei 10%. Kartais sunku tai padaryti. Panagrinėkime mikrojuostelės liniją FR4 lape kaip pavyzdį. Jei linijos plotis yra 8 mln., storis tarp linijos ir atskaitos plokštumos yra 4mil, o būdinga pilnutinė varža yra 46.5Ω. Po to, kai linijos plotis pasikeičia į 6mil, būdinga pilnutinė varža tampa 54,2Ω, o pilnutinės varžos pokyčio greitis siekia 20%. Atspindėto signalo amplitudė turi viršyti standartą. Kalbant apie tai, kiek jis veikia signalą, jis taip pat yra susijęs su signalo kilimo trukme ir signalo vėlavimu nuo važiavimo pabaigos iki atspindžio taško. Bet bent jau tai yra potenciali problema. Laimei, problema gali būti išspręsta pilnutinės atitikimo nutraukimas.
Jei pilnutinės varžos pokytis įvyksta du kartus, pavyzdžiui, po to, kai linijos plotis pakeičiamas iš 8mil į 6mil, jis bus atgal į 8mil po to, kai ištraukiamas 2cm. Tada atspindys įvyks abiejuose 2 cm ilgio ir 6mil pločio linijos galuose, viena yra pilnutinė varža tampa didesnė ir atsiranda teigiamas atspindys, o kitas yra pilnutinė varža tampa mažesnė ir atsiranda neigiamas atspindys. Jei intervalas tarp dviejų atspindžių yra pakankamai trumpas, abu atspindžiai gali atšaukti vienas kitą, taip sumažinant poveikį. Tarkime, kad perduodamas signalas yra 1V, pirmasis reguliarus atspindys turi 0,2 V atsispindi, 1.2V ir toliau perduoti į priekį, o antrasis atspindys turi -0.2 * 1.2 = 0.24v atsispindi atgal. Darant prielaidą, kad 6mil linijos ilgis yra labai trumpas ir du atspindžiai atsiranda beveik vienu metu, tada bendra atspindėta įtampa yra tik 0.04V, kuris yra mažesnis nei triukšmo biudžeto reikalavimas 5%. Todėl, ar šis atspindys turi įtakos signalui ir kiek jis veikia, yra susijęs su vėlavimu varžos pasikeitime ir signalo kilimo laiku. Tyrimai ir eksperimentai parodė, kad tol, kol vėlavimas varžos pokyčio metu yra mažesnis nei 20% signalo kilimo laiko, atspindėtas signalas nesukels problemų.
Jei signalo kilimo laikas yra 1ns, tada vėlavimas varžos pokyčio metu yra mažesnis nei 0,2ns, atitinkantis 1,2 colio, o atspindys nesukels problemų. Kitaip tariant, šio pavyzdžio atveju, jei 6mil pločio pėdsakų ilgis yra mažesnis nei 3 cm, nebus jokių problemų.
Kai PCB dizainas sekimo linijos plotis pasikeičia, ji turėtų būti atidžiai išanalizuoti, ar jis sukelia poveikį pagal faktinę situaciją. Yra trys parametrai, kurie turi būti susirūpinę: kaip didelis yra pilnutinės varžos pokytis, kas yra signalo kilimo laikas, ir kiek laiko yra kaklo formos linijos pločio pasikeitimas. Apytiksliai apskaičiuota pagal pirmiau nurodytą metodą, ir palikti tam tikrą maržą tinkamai. Jei įmanoma, sumažinkite kaklo dalies ilgį.
Reikėtų pažymėti, kad faktinio PCB apdorojimo metu parametrai negali būti kuo tikslesni kaip teorija. Teorija gali pateikti gaires mūsų dizainas, tačiau ji negali būti kopijuojami ar dogmatiškas. Galų gale, tai yra praktinis mokslas. Numatoma vertė turėtų būti atitinkamai peržiūrėta atsižvelgiant į faktinę padėtį, o tada taikoma projektui. Jei manote, kad nepatyręs, būti konservatyvus ir tinkamai koreguoti pagal gamybos išlaidas.