PCB Tasarım İz Genişliği Ne Değişiklikler Getirecek
May 27, 2020
PCB yönlendirme, genellikle iz bir alan dan geçtiğinde, alandaki sınırlı kablo alanı nedeniyle, daha ince bir hat kullanmak için gerekli olur. Bu alanı geçtikten sonra, satır özgün genişliğine geri döner. İzleme genişliğindeki değişiklikler empedans değişikliklerine neden olur, böylece yansıma oluşur ve bu da sinyali etkiler. Peki bu etki hangi koşullar altında göz ardı edilebilir ve hangi koşullar altında etkisini göz önünde bulundurmalıyız?
Bu etkiyle ilgili üç faktör vardır: empedans değişiminin büyüklüğü, sinyal insa süresi ve dar çizgideki sinyalin gecikmesi.
Öncelikle empedans değişiminin büyüklüğünü tartışalım. Birçok devrenin tasarımı, yansıyan gürültünün gerilim salınımının %5'inden daha az olmasını gerektirir (bu sinyaldeki gürültü bütçesi ile ilgilidir). Yansıma katsayısı formülüne göre empedansın yaklaşık değişim oranı şu şekilde hesaplanabilir: Z/Z1≤%10. Devre kartının direncinin tipik indeksi +/- %10 olmasının temel nedeni budur
Empedans değişimi sadece bir kez gerçekleşirse, örneğin, çizgi genişliği 8mil'den 6mil'e değiştirildikten sonra, 6mil genişlik korunur. Ani değişimdeki sinyal yansıma gürültüsünün gerilim salınımının %5'ini aşmaması durumunda, empedans değişiminin %10'dan az olması gerekir. Bazen bunu yapmak zordur. FR4 sayfasındaki mikroşerit çizgi örneğini örnek alalım. Çizgi genişliği 8 mil ise, çizgi ve referans düzlemi arasındaki kalınlık 4mil ve karakteristik empedans 46.5Ω'dur. Çizgi genişliği 6mil'e düştükten sonra karakteristik empedans 54.2Ω olur ve empedans değişim oranı %20'ye ulaşır. Yansıyan sinyalin genliği standardı aşmalıdır. Sinyali ne kadar etkilediğine gelince, sinyal insa süresi ve sinyalin sürüş ucundan yansıma noktasına gecikmesi ile de ilgilidir. Ama en azından bu potansiyel bir sorun. Neyse ki, sorun empedans eşleşen sonlandırma ile çözülebilir.
Empedans değişimi iki kez gerçekleşirse, örneğin, çizgi genişliği 8mil'den 6mil'e değiştirildikten sonra, 2cm çekildikten sonra 8 mil'e geri döner. Sonra yansıma 2cm uzunluğunda ve 6mil geniş çizginin her iki ucunda meydana gelecektir, bir empedans daha büyük olur ve pozitif yansıma oluşur, ve diğer empedans daha küçük olur ve negatif yansıma oluşur. İki yansıma arasındaki aralık yeterince kısaysa, iki yansıma birbirini iptal edebilir ve böylece etkiyi azaltır. İletilen sinyalin 1V olduğunu varsayalım, ilk normal yansıma 0.2V yansıtılır, 1.2V iletmeye devam ediyor ve ikinci yansıma -0.2 * 1.2 = 0.24v geri yansıtılır. 6mil hattın uzunluğu son derece kısa olduğunu ve iki yansımaları hemen hemen aynı anda meydana varsayarsak, o zaman toplam yansıyan gerilim sadece 0.04V, hangi% 5 gürültü bütçe gereksinimi daha azdır. Bu nedenle, bu yansımanın sinyali etkileyip etkilemediği ve ne kadar etkilediği empedans değişimindeki gecikme ve sinyal insa süresiile ilgilidir. Araştırmalar ve deneyler empedans değişimindeki gecikme sinyal artış süresinin %20'sinden az olduğu sürece, yansıyan sinyalin sorunlara yol açmeyeceğini göstermiştir.
Sinyal artış süresi 1ns ise, empedans değişimindeki gecikme 1,2 inç'e karşılık gelen 0,2 n'den daha azdır ve yansıma sorunlara neden olmaz. Başka bir deyişle, bu örnek için, sürece 6mil geniş iz uzunluğu 3cm daha az olduğu sürece, hiçbir sorun olmayacaktır.
PCB tasarım izleme çizgi genişliği değiştiğinde, gerçek duruma göre bir etkiye neden olup olmadığı dikkatle analiz edilmelidir. Endişe edilmesi gereken üç parametre vardır: empedanstaki değişim ne kadar büyük, sinyal yükselme süresi nedir ve çizgi genişliğinin boyun şeklindeki kısmı ne kadar dır. Yukarıdaki yönteme göre yaklaşık tahmin ve uygun belirli bir kenar boşluğu bırakın. Mümkünse, boyun parçasının uzunluğunu en aza indirin.
Bu gerçek PCB işleme, parametreler teori gibi doğru olamaz işaret edilmelidir. Teori tasarımımız için rehberlik sağlayabilir, ama kopyalanamaz veya dogmatik. Ne de olsa, bu pratik bir bilim. Tahmini değer, gerçek duruma göre uygun şekilde gözden geçirilmeli ve tasarıma uygulanmalıdır. Deneyimsiz hissediyorsanız, muhafazakar olun ve üretim maliyetlerine göre uygun şekilde ayarlayın.