PCB-Technologie - Warum sollte es keine scharfen und rechten Winkel geben, wenn die Leiterplatten geführt werden

Hochfrequenz, Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten Digitalschaltung: Verbot akuter Winkel, versuchen, rechte Winkel zu vermeiden.
Wenn es sich um eine Hochfrequenzleitung handelt, wenn die Ecke im rechten Winkel steht, es wird Unterbrechungen geben, und Diskontinuitäten führen leicht zur Erzeugung von Modi hoher Ordnung, die die Strahlungs- und Leitungsleistung beeinflussen. Wenn die HF-Signalleitung im rechten Winkel verläuft, die effektive Linienbreite an der Ecke erhöht sich, und die Impedanz wird unterbrochen sein, Signalreflexion verursachen. Um die Unterbrechung zu reduzieren, um mit den Ecken umzugehen, Es gibt zwei Methoden: Fasen und Rundung. Der Radius des Bogenwinkels sollte groß genug sein, allgemein gesprochen, to ensure: R>3W.

Acute and right-angle routing
Acute-angle wiring is forbidden in general wiring. Rechtwinklige Verdrahtung ist in der Regel eine Situation, die bei der Verdrahtung so weit wie möglich vermieden werden muss. Es ist fast zu einem der Standards für die Messung der Qualität der Verkabelung geworden. Wie viel Einfluss hat also die rechtwinklige Verdrahtung auf die Signalübertragung?? Grundsätzlich, Die scharfe und rechtwinklige Verdrahtung ändert die Leitungsbreite der Übertragungsleitung und verursacht Unterbrechungen in der Impedanz. Änderungen der Linienbreite verursachen Impedanzänderungen, und wenn sich die äquivalente Breite der Spur ändert, es wird Signalreflexion verursachen. Wir können das sehen, wenn wir Routing, wenn sich die Linienbreite ändert, die Impedanz der Spur ändert sich.
Mikrostreifenlinie, bestehend aus einem Banddraht und einer Masseebene, mit einem Dielektrikum in der Mitte. Wenn die dielektrische Konstante des Dielektrikums, die Breite der Linie, und der Abstand von der Bodenebene steuerbar sind, dann ist seine charakteristische Impedanz auch steuerbar, und sein Grad wird innerhalb ±5%sein.
Eine Stripline ist ein Kupferband, das in der Mitte eines Dielektrikums zwischen zwei leitenden Ebenen platziert wird.. Wenn die Dicke und Breite der Linie, die dielektrische Konstante des Mediums, und der Abstand zwischen den beiden Bodenebenen steuerbar ist, die charakteristische Impedanz der Leitung ist ebenfalls steuerbar, und die Genauigkeit ist innerhalb von 10%. Die Unterbrechung der Impedanz spiegelt den akuten Winkelunterschied wider, rechte Winkel Sekunde, wieder stumpfe Winkel, wieder abgerundete Ecken, Gerade Linien. Wenn der Fahrer ein Signal in die Übertragungsleitung sendet, Die Amplitude des Signals hängt von der Spannung ab, Innenwiderstand des Puffers und Impedanz der Übertragungsleitung. Die Ausgangsspannung am Fahrerende wird durch die Spannungsteilung des Innenwiderstands und der Leitungsimedanz bestimmt..

Reflexionskoeffizient, where -1≤ρ≤1
No Reflexion occurs when ρ=0
When ρ=1 (Z 2 =∞, open circuit), total regular reflection occurs
When ρ=-1 (Z 2 =0, short circuit), total negative reflection occurs
The initial voltage is the source voltage Vs (2V) divided by Zs (25 ohms) and the transmission line impedance (50 ohms). Die anschließende Reflektivität von Vinitial=1.33V wird nach der Formel des Reflexionskoeffizienten berechnet. The reflectivity of the source end is calculated according to the source end impedance (25 ohms) and the transmission line impedance (50 ohms) according to the reflection coefficient formula. Es ist -0.33; the reflectivity of the terminal is According to the terminal impedance (infinity) and the transmission line impedance (50 ohms), er wird nach der Formel des Reflexionskoeffizienten als 1 berechnet; Wir erhalten diese Wellenform, indem wir die anfängliche Pulswellenform entsprechend der Amplitude und Verzögerung jeder Reflexion überlagern, warum , Impedanzmangel ist die Ursache für schlechte Signalintegrität. Aufgrund des Vorhandenseins von Verbindungen, Gerätestifte, Änderungen der Spurbreite, Spurbiegungen, und Vias, die Impedanz muss geändert werden. Also Reflexion ist unvermeidlich.

Gibt es einen Grund außer Reflexion? Der Einfluss des rechtwinkligen Routings auf das Signal spiegelt sich hauptsächlich in drei Aspekten wider.
1. Die Ecke kann der kapazitiven Last auf der Übertragungsleitung entsprechen, which slows down the rise time;
2. Discontinuous impedance will cause signal reflection;
3. Es ist EWI erzeugt im rechten Winkel.
4. Es gibt noch ein Sprichwort: Akute Winkel verursachen Korrosionsrückstände im Produktionsprozess, die nicht einfach zu verarbeiten ist. Es sollte für die aktuelle Verarbeitungstechnik nicht schwierig sein und sollte nicht als Grund verwendet werden. The parasitic capacitance caused by the right angle of the transmission line can be calculated by the following empirical formula: C=61W(Er)1/2/Z0 In der obigen Formel, C refers to the equivalent capacitance of the corner (unit: pF), and W refers to walking The width of the line (unit: inch), εr bezieht sich auf die dielektrische Konstante des Mediums, und2* C*Z0 ist die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung. Zum Beispiel, for a 4Mils 50 ohm transmission line (εr is 4.3), die Kapazität, die durch einen rechten Winkel gebracht wird, beträgt etwa 0.0101pF, und dann kann die dadurch verursachte Anstiegszeit abgeschätzt werden: T10-90%=2.2* C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps. Durch Berechnung kann festgestellt werden, dass der Kapazitätseffekt der rechtwinkligen Spur extrem gering ist. Mit zunehmender Linienbreite der rechtwinkligen Spur, die Impedanz dort sinkt, so wird ein bestimmtes Signalreflexionsphänomen auftreten. Wir können die äquivalente Impedanz nach Zunahme der Leitungsbreite nach der Impedanzberechnungsformel berechnen, die im Kapitel Übertragungsleitung erwähnt wird, and then Calculate the reflection coefficient according to the empirical formula: ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0). Allgemein, Die Impedanzänderung durch rechtwinklige Verdrahtung liegt zwischen 7%-20%, so ist der Reflexionskoeffizient etwa 0.1. Darüber hinaus, wie aus der Abbildung unten ersichtlich ist, Die Impedanz der Übertragungsleitung ändert sich innerhalb einer langen Zeit von W/2, und kehrt dann nach W auf die normale Impedanz zurück/2. Die gesamte Impedanzänderung ist extrem kurz, oft innerhalb von 10pcs. Solche schnellen und kleinen Änderungen sind für die allgemeine Signalübertragung fast vernachlässigbar. Viele Menschen haben dieses Verständnis von rechtwinkligem Routing, und denken, dass es einfach ist, elektromagnetische Wellen zu senden oder zu empfangen und EMI zu erzeugen. Dies ist einer der Gründe geworden, warum viele Leute denken, dass rechtwinklige Routing nicht möglich ist. Allerdings, Viele tatsächliche Testergebnisse zeigen, dass rechtwinklige Leiterbahnen keine offensichtlichen EMI erzeugen als gerade Linien. Möglicherweise schränken die aktuelle Geräteleistung und das Prüfniveau die Prüfbarkeit ein, aber zumindest verdeutlicht es ein Problem. Die Strahlung der rechtwinkligen Verkabelung ist bereits kleiner als der Messfehler des Gerätes selbst. Allgemein, die rechtwinklige Führung ist nicht so schrecklich wie gedacht. Zumindest bei der Anwendung von Nicht-HF- und Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenschaltungen, Auswirkungen wie Kapazität, reflection, EMI, etc. Die dadurch erzeugten Ergebnisse spiegeln sich im TDR-Test kaum wieder. High-Speed-Leiterplattendesigningenieure sollten sich immer noch auf das Layout konzentrieren , Leistung/Bodengestaltung, Verdrahtungsdesign, Vias und andere Aspekte. Natürlich, obwohl die Auswirkungen der rechtwinkligen Verkabelung nicht sehr ernst ist, Es bedeutet nicht, dass wir in Zukunft rechtwinklige Verkabelung verwenden können. Liebe zum Detail ist die grundlegende Qualität, die jeder Ingenieur haben muss. Darüber hinaus, mit der rasanten Entwicklung digitaler Schaltungen, PCB-Ingenieure Die Frequenz des verarbeiteten Signals wird auch weiterhin zunehmen. Im Bereich der HF-Konstruktion über 10GHz, Diese kleinen rechtwinkligen Winkel können in den Fokus von high-speed Leiterplatten Probleme