PCBブログ - PCBボード設計における一時的な信号分析

インターコネクトやPCBボードの電源線の一時的な応答は,ビットエラー,タイミングジッター,その他の信号の完整性の問題の原因です.一時的な信号分析を使用して完璧な回路を設計するために必要な設計ステップを決定できます.シンプル回路での一時的な信号分析は,手動でチェックし,計算することができ,一時的な応答を時間とともに図ることができます.より複雑な回路を手動で分析するのは難しいかもしれません。代わりに,シミュレータ設計中に時間ドメインの瞬時信号分析のためにシミュレータを使用できます.適切なデザインソフトウェアを使うなら コーディングスキルさえ必要ありません形式的には、トランジェントは、カップルされた一次線性または非線性微分方程式（自主または非自主）の集合として書くことができる回路で発生することができます。一時的な反応はいくつかの方法で決定できます。

時間不変回路におけるフィードバックなしの一時的な応答は、3つの状況のうちの1つに落ちます。

1) 過減:ゆっくり衰退する応答、振動なし

2) 重要なダンピング:速い衰退応答、振動なし

3) 不十分なダンピング:ダンピングされた振動応答

回路シミュレーションでは,スキーマットから直接一時的な信号分析シミュレーションを実行できます.これは、回路行動の2つの側面を考慮する必要があります。

1) ドライブ信号。これは,一時的な応答を引き起こす入力電圧/電流レベルの変化を定義します.これは、2つの信号レベル（すなわちデジタル信号の切り替え）、現在の入力信号レベルの低下またはスパイク、またはドライブ信号の他の任意の変化を含む可能性があります。正弦形信号や任意の周期的な波形で運転することを考えるかもしれません。2つのレベル間で切り替えるときに信号の有限な上昇時間を考慮することもできます.

（2）初期条件。これは,ドライブ信号が変動したり,ドライブ波形がオンになった時に回路の状態を定義します.時間 t=0 で,回路が最初に安定状態にあると仮定します (すなわち,回路に以前の一時的な応答はありません).初期条件が指定されていない場合、電圧と電流はt=0でゼロと仮定されます。シミュレーションを実行した後,入力信号と出力をオーバーレーする出力が与えられ,信号レベルの異なる変化が一時的な応答をどのように生み出すかを正確に見ることができます.デジタル信号の切り替えの例は下記です。この回路では、最初の条件が指定されていないと仮定します。電流の一時的な反応は,不十分なダンピングのために深刻なオーバーシュートとアンダーシュートを示します.ここでの解決策の1つは,ダンピングを増やすために,ソースにいくつかのシリーズ抵抗を追加することです.より良い解決策は,回路内のインダクタンスを減らすか,電容を増やすことで,応答を減少状態に入れることです.

スキーマとレイアウトの後の一時的な信号分析

出力は反射波形シミュレーションで見られるものと類似しており,事件と反射波がレイアウト後のシミュレーションで比較されます.この場合の違いは、PCBボード内の寄生虫を考慮しないスキーマットに取り組んでいることです。レイアウト後のシミュレーションでは,寄生虫が考慮され,一時的な信号分析結果は,レイアウトにいくつかの変更を行うか,上記のレレレレレイングを減らすためにスタックアップする必要があります.上記の結果が伝送ラインのレイアウト後の信号完整性シミュレーションで見られる場合,一つの解決策は,相互接続のループインダクタンスを減らし,容量を下げることです.これにより,特徴インピーダンスを変更せずに回路のダンピングを増加します.これはまた回路内の共振周波数をより高い値に移動させ,またまたまたまたまたまたこれこれこれにより,これこれこれにより,これこれはまた,これこれにより,またまたまた,これこれはまた,これこれはもう一つの選択肢は、ドライバーでシリーズ終了です。

ポールゼロ分析

時間ドメインシミュレーションの代替方法は、極ゼロ分析を使用することです。この技術は、回路をラプラスドメインに入れ、回路の極とゼロを計算します。これにより,一時的な信号応答が回路でどのように動作するかをすぐに見ることができます.このタイプのシミュレーションはまだ一時的な信号分析の初期条件を考慮することができるため、結果はより一般的であることに注意してください。しかし、入力波形の動作を明示的に考慮していないため、瞬時信号の大きさは直接見ることができません。

過渡信号分析における安定性と不安定性

ここで気づくべきことは フィードバックを含む回路の不安定性の可能性です典型的な回路では,PCBのスキーマとレイアウトをチェックし,ほとんど常に安定したトランジェントに遭遇します.上記の例は、安定した反応を示しています。一時的な振動にもかかわらず、信号は最終的に安定状態に衰退します。強いフィードバックを持つ回路では,一時的な振動は不安定になり,時間とともに成長することができます.放大器は,熱変動または強いフィードバックの存在で強く低減された応答が,放大器の応答を不安定で増増増増するよう促すことができるよく知られている状況です.一時的な信号分析では,時間領域の不安定性を簡単に見つけることができます.これは、低減された状態で出力の指数的な増加とともに現れます。ポールゼロ分析では,実際の部分はPCBボードに正です.