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電子設計
PCB伝送線路のSi反射問題の解決法
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PCB伝送線路のSi反射問題の解決法

PCB伝送線路のSi反射問題の解決法

2021-12-14
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Author:pcb

1 . SI問題の原因

一般的なSI問題は反射です, そして、我々はそれを知っている PCBボード 伝送線路は特性インピーダンスの特性を有する, 相互接続リンクの異なる部分の「特性インピーダンス」が一致しないとき、それは起こります.

信号波形表現におけるsi反射問題は,upサージ/ダウンサージ/リンギングなどである。

以下の図は典型的な高速信号相互接続リンクを示す。信号伝送路は以下の通りである。送信チップ(パッケージとPCBスルーホール)2 .子カード3のPCBケーブル。子カード4のPCBケーブル。バックプレーン5のPCBケーブルピアカードコネクタ6。ピアカード7のPCBケーブル。交流結合容量8 .レシーバチップ(パッケージとスルーホール)

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1 .高速信号相互接続リンク

実際の電子製品の高速信号相互接続リンクは比較的複雑であり、通常、インピーダンス不整合は、異なる成分の接続点で発生し、信号放出をもたらす。

高速相互接続リンクの共通インピーダンス不連続性

(1)チップパッケージング:通常、チップ実装基板のPCB配線幅は、通常のPCB基板よりも非常に薄く、インピーダンス制御が容易ではない。

PCBスルーホール:PCBスルーホールは、通常、容量効果、低特性インピーダンス、PCB設計に注意を払う必要がありますと最適化;

(3)コネクタ:コネクタ内の銅相互接続リンクの設計は、機械的信頼性と電気的性能の両方によって同時に影響を受け、両者の間のバランスをとるように設計されなければならない。

PCBの配線は、他方、インピーダンス制御は一般的に、他の相互接続された構成要素よりも容易であり、層設計、プレート選択に焦点を合わせているが、PCB処理ボードの工場のインピーダンス制御公差は10 %であり、5〜8 %のインピーダンス公差制御を達成するためには、より高い処理コストを必要とすることが多い。

2 .伝送線路反射の基礎理論

ドライバが伝送ラインに信号を加えると、信号の振幅はドライバの電圧および抵抗およびラインインピーダンスに依存する。ドライバの初期電圧は、自身の抵抗と伝送線路のインピーダンスとの間の電圧を分圧することによって制御される。

以下の図は、長い伝送線に適用される初期波形を示す。初期電圧Viは伝送線路に到達するまで伝送される。viの振幅はドライバ抵抗と伝送線路インピーダンスの分圧によって決まる

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2 .長い伝送線路における信号波形の伝搬

伝送線路の端がインピーダンスによって終端され、このインピーダンスがラインのインピーダンスに一致する場合、振幅VIの信号はグラウンドに終端され、電圧Viはソースが切り換えられるまでライン上に残る。この場合VIは直流定常状態である。さもなければ、伝送線路の端部のインピーダンスがラインの特性インピーダンスでない場合、信号の一部は接地に終わり、信号の残りは送信ラインに戻ってソースに反射される。反射された信号の量は、反射された電圧と与えられた点での入力電圧との比によって決まる反射係数によって決定される。この点を伝送線路上のインピーダンス不連続性と定義する。インピーダンス不連続は、異なる特性インピーダンスを有する伝送線路の一部であってもよいし、または、チップバッファへの終端抵抗または入力インピーダンスであってもよい。

ここで、Z 0は伝送線路の標準インピーダンスであり、ZTは伝送線路上の不連続点のインピーダンスである。

この式は、特性インピーダンスZ 0を有する伝送線路上で伝送された信号が不連続インピーダンスZTに遭遇すると仮定する。なお、z 0=ztの場合、反射係数は0であり、反射がないことを意味する。Z 0がZTに等しい場合をマッチング端と呼ぶ。

以下に示すように、入力波形がZTで終端されているとき、信号VIの信号の一部がソースに反射されて入力波形に加算されると、入力信号波形全体の振幅はVi≧+ VIである。

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イチジク3 .インピーダンス不整合下の信号反射

伝送線路が完全に整合され、短絡され、開放されると、反射係数は以下のように示される。

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イチジク4 .(a)端子(b)短絡回路(c)開放回路の反射係数

相互接続リンクの実用化について, 理想的送電線はない, 正確に一致することは不可能です, したがって、信号の反射は必ず存在する, the PCB設計 インピーダンスのリンク部分を相互接続する方法の鍵がある, 反射信号振幅を減少させるために, 信号品質に複数の反射致死効果を避ける.