PCB-Technologie - Änderungen der Leiterbahnbreite aufgrund von Änderungen im Leiterplattendesign

Wann Leiterplattenverdrahtung, Es kommt oft vor, dass, wenn die Spur durch einen bestimmten Bereich geht, aufgrund des begrenzten Verdrahtungsplatzes in diesem Bereich, eine dünnere Linie muss verwendet werden. Nach der Durchquerung dieses Gebietes, die Linie kehrt auf ihre ursprüngliche Breite zurück. Änderungen in der Leiterbahnbreite führen zu Impedanzänderungen, und somit Reflexionen auftreten, die das Signal beeinflussen. Unter welchen Umständen kann dieser Effekt ignoriert werden?, und unter welchen Umständen müssen wir ihre Auswirkungen berücksichtigen?

Es gibt drei Faktoren im Zusammenhang mit diesem Effekt: die Größe der Impedanzänderung, die Signalanstiegszeit und die Signalverzögerung auf der schmalen Linie.

Diskutieren Sie zuerst das Ausmaß der Impedanzänderung. Das Design vieler Schaltungen erfordert, dass das reflektierte Rauschen weniger als 5% der Spannungsschwankung beträgt (dies hängt mit dem Rauschbudget des Signals zusammen). Gemäß der Formel des Reflexionskoeffizienten kann die ungefähre Rate der Impedanzänderung wie folgt berechnet werden: Wie Sie vielleicht wissen, beträgt der typische Impedanzindex auf der Leiterplatte +/-2*10%, und dies ist die Ursache.

Wenn sich die Leiterplattenimpedanz nur einmal ändert, zum Beispiel nachdem die Linienbreite von 8 mils auf 6 mils geändert wurde, wird die Breite von 6 mils beibehalten. Um die Rauschbudgetanforderung zu erreichen, dass das Signalreflexionsrauschen bei der plötzlichen Änderung 5% der Spannungsschwankung nicht überschreitet, muss die Impedanzänderung weniger als 10%. Dies ist manchmal schwierig zu tun. Nehmen wir den Fall der Mikrostreifenlinie auf der FR4-Platine als Beispiel, lassen Sie es uns berechnen. Wenn die Linienbreite 8 mils ist, ist die Dicke zwischen der Linie und der Bezugsebene 4 mils und die charakteristische Impedanz 46,5 ohms. Nachdem sich die Linienbreite auf 6mil ändert, wird die charakteristische Impedanz 54.2 Ohms, und die Impedanzänderungsrate erreicht 20%. Die Amplitude des reflektierten Signals muss den Standard überschreiten. Was den Einfluss auf das Signal betrifft, so hängt er auch mit der Signalanstiegszeit und der Signalverzögerung vom Antriebsende zum Reflexionspunkt zusammen. Aber zumindest ist dies ein potenzieller Problempunkt. Glücklicherweise kann das Problem durch Impedanzanpassung zu diesem Zeitpunkt gelöst werden.

Wenn die Leiterplattenimpedanz wechselt zweimal, zum Beispiel, nach Änderung der Linienbreite von 8mil auf 6mil, Nach dem Herausziehen von 2cm wechselt es zurück auf 8mil. Dann gibt es Reflexionen an beiden Enden der 2cm langen und 6mil breiten Linie. Sobald die Impedanz größer wird und positive Reflexion auftritt, dann wird die Impedanz kleiner und negative Reflexion tritt auf. Wenn das Intervall zwischen den beiden Reflexionen kurz genug ist, die beiden Reflexionen können sich gegenseitig aufheben, dadurch die Auswirkungen zu verringern. Vorausgesetzt, das Übertragungssignal ist 1V, 0.2V spiegelt sich in der ersten regelmäßigen Reflexion, 1.2V wird weiterhin nach vorne übermittelt, und -0.2*1.2 = 0.24v wird in der zweiten Reflexion reflektiert. Vorausgesetzt, die Länge der 6mil Linie ist extrem kurz, und die beiden Reflexionen treten fast gleichzeitig auf, die gesamte Reflexionsspannung ist nur 0.04V, was weniger als 5% der Lärmbelastung ausmacht. Daher, ob diese Reflexion das Signal beeinflusst und wie viel Einfluss sie auf die Zeitverzögerung bei der Impedanzänderung und die Signalerhöhungszeit hat. Forschung und Experimente zeigen, dass solange die Zeitverzögerung bei der Impedanzänderung weniger als 20% der Signalanstiegszeit beträgt, das reflektierte Signal wird keine Probleme verursachen. Wenn die Signalanstiegszeit 1 ns ist, dann ist die Zeitverzögerung bei der Impedanzänderung kleiner als 0.2 ns entsprechend 1.2 Zoll, und Reflexion wird keine Probleme verursachen. Mit anderen Worten, für dieses Beispiel, Kein Problem, solange die Länge der 6-mil-breiten Spur kleiner als 3 cm ist.

Wenn sich die Leiterplattendesignspurbreite ändert, ist es notwendig, entsprechend der tatsächlichen Situation sorgfältig zu analysieren, ob es einen Einfluss verursacht. Es gibt drei Parameter, die beachtet werden müssen: Wie groß ist die Impedanzänderung, wie hoch ist die Signalanstiegszeit und wie lang ist der halsförmige Teil der Linienbreitenänderung. Schätzen Sie ungefähr nach der obigen Methode, lassen Sie eine bestimmte Marge angemessen. Wenn möglich, versuchen Sie, die Länge des Halses zu reduzieren.

Es ist darauf hinzuweisen, dass PCB-Verarbeitung, Die Parameter können nicht so präzise sein wie die Theorie. Die Theorie kann Orientierung für unser Design bieten, aber es kann nicht kopiert oder dogmatisch. Immerhin, das ist eine praktische Wissenschaft. Der geschätzte Wert sollte entsprechend der tatsächlichen Situation entsprechend angepasst werden, und dann auf das Design angewendet. Wenn Sie das Gefühl haben, dass Sie unerfahren sind, Sei zuerst konservativ, und passen Sie dann entsprechend den Herstellungskosten entsprechend an.