Quali cambiamenti porterà la larghezza della traccia di progettazione PCB
May 27, 2020
Quando il routing PCB, spesso accade che quando la traccia passa attraverso un'area, a causa dello spazio di cablaggio limitato nell'area, è necessario utilizzare una linea più sottile. Dopo aver superato quest'area, la linea torna alla larghezza originale. Le modifiche nella larghezza della traccia causeranno modifiche impedibile, quindi si verificherà la riflessione, che influenzerà il segnale. Quindi, in quali circostanze questo effetto può essere ignorato, e in quali circostanze dobbiamo considerare il suo impatto?
Ci sono tre fattori legati a questo effetto: l'entità del cambiamento impedibile, il tempo di aumento del segnale e il ritardo del segnale sulla linea stretta.
In primo luogo discutiamo l'entità del cambiamento impedibile. La progettazione di molti circuiti richiede che il rumore riflesso sia inferiore al 5% dell'oscillazione della tensione (questo è legato al budget di rumore sul segnale). In base alla formula del coefficiente di riflessione, il tasso di variazione approssimativa dell'impedimento può essere calcolato come: Questo è il motivo di base per cui l'indice tipico della resistenza del circuito è
Se la modifica impedibile si verifica solo una volta, ad esempio, dopo che la larghezza della linea viene modificata da 8mil a 6mil, la larghezza di 6mil viene mantenuta. Per soddisfare il requisito di budget del rumore che il rumore di riflessione del segnale alla modifica brusca non superi il 5% dell'oscillazione della tensione, la variazione di impedimento deve essere inferiore al 10%. A volte è difficile da fare. Prendiamo ad esempio il caso della linea di microstrip sul foglio FR4. Se la larghezza della linea è di 8 mil, lo spessore tra la linea e il piano di riferimento è 4mil, e l'impedimento caratteristico è 46.5. Dopo che la larghezza della linea diventa 6mil, l'impedimento caratteristico diventa 54.2, e il tasso di modifica impedibile raggiunge il 20%. L'ampiezza del segnale riflesso deve superare lo standard. Per quanto riguarda quanto influisce sul segnale, è anche legato al tempo di aumento del segnale e al ritardo del segnale dall'estremità di guida al punto di riflessione. Ma almeno questo è un potenziale problema. Fortunatamente, il problema può essere risolto impedendo la terminazione corrispondente.
Se la modifica impedibile si verifica due volte, ad esempio, dopo che la larghezza della linea viene modificata da 8mil a 6mil, tornerà a 8mil dopo essere stato estratto 2cm. Quindi la riflessione avverrà a entrambe le estremità della linea larga 2cm e 6mil, una è l'impedimento diventa più grande e si verifica una riflessione positiva, e l'altra è impedimento diventa più piccolo e si verifica una riflessione negativa. Se l'intervallo tra due riflessioni è sufficientemente breve, le due riflessioni possono annullarsi a vicenda, riducendo così l'impatto. Supponiamo che il segnale trasmesso sia 1V, che la prima riflessione regolare abbia 0,2V riflessa, che 1,2V continui a trasmettere in avanti e che la seconda riflessione abbia -0,2 x 1,2 x 0,24v riflessa. Supponendo che la lunghezza della linea 6mil sia estremamente breve e che le due riflessioni si verifichino quasi contemporaneamente, la tensione totale riflessa è solo 0,04V, che è inferiore al requisito di budget del rumore del 5%. Pertanto, se questa riflessione influisce sul segnale e quanto influisce è legato al ritardo al cambiamento impedibile e il tempo di aumento del segnale. La ricerca e gli esperimenti hanno dimostrato che finché il ritardo all'impedimento è inferiore al 20% del tempo di aumento del segnale, il segnale riflesso non causerà problemi.
Se il tempo di aumento del segnale è 1ns, il ritardo all'impedimento cambia è inferiore a 0,2 ns corrispondente a 1,2 pollici e la riflessione non causerà problemi. In altre parole, per il caso di questo esempio, finché la lunghezza della traccia larga 6mil è inferiore a 3 cm, non ci sarà alcun problema.
Quando la larghezza della linea di traccia del progetto PCB cambia, è necessario analizzarla attentamente se causa un impatto in base alla situazione effettiva. Ci sono tre parametri di cui preoccuparsi: quanto è grande il cambiamento nell'impedimento, qual è il tempo di aumento del segnale e quanto è lunga la parte a forma di collo del cambiamento di larghezza della linea. Stima approssimativa in base al metodo di cui sopra, e lasciare un certo margine in modo appropriato. Se possibile, ridurre al minimo la lunghezza della parte del collo.
Va sottolineato che nell'elaborazione effettiva dei PCB, i parametri non possono essere accurati come la teoria. La teoria può fornire una guida per il nostro progetto, ma non può essere copiato o dogmatico. Dopo tutto, questa è una scienza pratica. Il valore stimato deve essere adeguatamente rivisto in base alla situazione reale e quindi applicato alla progettazione. Se ti senti inesperto, essere conservativi e regolare in modo appropriato in base ai costi di produzione.