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Progettazione PCB
Come risolvere il problema di riflessione SI della linea di trasmissione PCB
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Come risolvere il problema di riflessione SI della linea di trasmissione PCB

Come risolvere il problema di riflessione SI della linea di trasmissione PCB

2021-12-14
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Author:pcb

1. Causes of SI problems

A common SI problem is reflection, e sappiamo che Scheda PCB transmission lines have the property of "characteristic impedance", che si verifica quando l'"impedenza caratteristica" di diverse parti del collegamento di interconnessione non corrisponde.

SI reflection problem in signal waveform representation is: upsurge/downsurge/ringing, ecc.

La figura seguente mostra un tipico collegamento di interconnessione del segnale ad alta velocità. Il percorso di trasmissione del segnale include:"chip trasmettitore (pacchetto e PCB attraverso il foro) "cablaggio PCB della scheda bambino " cablaggio PCB della scheda bambino " cablaggio PCB della scheda bambino " cablaggio PCB del backplane"¤ connettore della scheda peer " cablaggio PCB della scheda peer"¦ capacità di accoppiamento CA " chip ricevitore (pacchetto e PCB attraverso il foro)

PCB design

FIG 1. tipico collegamento di interconnessione del segnale ad alta velocità

It can be seen that the high-speed signal interconnection link of actual electronic products is relatively complex, Il disallineamento di impedenza si verifica solitamente nei punti di connessione di diversi componenti, resulting in signal emission.

discontinuità di impedenza comuni dei collegamenti interconnessi ad alta velocità:

(1) Chip packaging: usually PCB wiring width in chip packaging substrate is much thinner than ordinary Scheda PCB, impedance control is not easy;

(2) PCB attraverso il foro: PCB attraverso il foro è solitamente effetto capacitivo, bassa impedenza caratteristica, la progettazione PCB dovrebbe prestare attenzione e ottimizzazione;

(3) connector: the design of the copper interconnection link in the connector should be simultaneously affected by both mechanical reliability and electrical performance, so as to seek a balance between the two;

Il cablaggio PCB, d'altra parte, il controllo dell'impedenza è generalmente più facile di altri componenti interconnessi, concentrandosi sul design stratificato, sulla selezione della piastra, ma solitamente la tolleranza di controllo dell'impedenza di fabbrica del bordo di elaborazione PCB è del 10%, per ottenere il controllo della tolleranza di impedenza del 5-8% richiede spesso costi di elaborazione più elevati.

2. Basic theory of transmission line reflection

Quando un driver aggiunge un segnale a una linea di trasmissione, l'ampiezza del segnale dipende dalla tensione e dalla resistenza del driver e dall'impedenza della linea. La tensione iniziale sul driver è controllata dividendo la tensione tra la propria resistenza e l'impedenza della linea di trasmissione.

Il seguente diagramma descrive la forma d'onda iniziale applicata a una lunga linea di trasmissione. The initial voltage Vi is transmitted to the transmission line until it reaches the end. The amplitude of Vi is determined by the partial voltage of the driver resistance and the transmission line impedance:

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FIG 2. Propagation of signal waveform in long transmission line

Se l'estremità della linea di trasmissione è terminata da un'impedenza e questa impedenza corrisponde all'impedenza della linea, il segnale di ampiezza Vi sarà terminato al suolo e la tensione Vi rimarrà in linea fino a quando la sorgente è commutata. In questo caso Vi è dc allo stato stazionario. In caso contrario, se l'impedenza alla fine della linea di trasmissione non è l'impedenza caratteristica della linea, parte del segnale finisce a terra e il resto del segnale sarà riflesso indietro alla linea di trasmissione alla sorgente. La quantità di segnale riflesso indietro è determinata dal coefficiente di riflessione, che è determinato dal rapporto tra la tensione riflessa e la tensione di ingresso in un dato punto. Questo punto è definito come discontinuità di impedenza sulla linea di trasmissione. Le discontinuità di impedenza possono essere parte di una linea di trasmissione con diverse impedenze caratteristiche, oppure possono essere la resistenza finale o l'impedenza di ingresso al buffer del chip.

Dove Z0 è l'impedenza standard della linea di trasmissione, and Zt is the impedance of a discontinuous point on the transmission line.

L'equazione presuppone che il segnale trasmesso sulla linea di trasmissione con impedenza caratteristica Z0 incontri impedenza discontinua ZT. Nota che se Z0=ZT, il coefficiente di riflessione è 0, il che significa che non c'è riflessione. Il caso in cui Z0 è uguale a ZT è chiamato estremità abbinata.

Come mostrato nella figura sottostante, when the input waveform is terminated with Zt, parte del segnale Viρ viene riflessa verso la sorgente e aggiunta alla forma d'onda in ingresso, the amplitude of the whole input signal waveform is Viρ+Vi. La parte riflessa può produrre un'altra riflessione dalla fonte, and reflection and reflection continue until the transmission line is stable.

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FIG 3. Signal reflection under impedance mismatch

Quando la linea di trasmissione è completamente abbinata, cortocircuita e aperta, il coefficiente di riflessione è indicato come figura seguente:

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FIG 4. Coefficienti di riflessione di (a) terminale (b) corto circuito (c) circuito aperto

Nell'applicazione pratica del collegamento di interconnessione, there is no ideal transmission line, è impossibile abbinare esattamente, so the signal reflection is necessarily exist, the PCB design of the key lies in how to interconnect links parts of the impedance try to narrow the gap, so as to reduce the reflection signal amplitude, evitare molteplici effetti letali di riflessione sulla qualità del segnale.