, voivat opettaa meille paljon PCB-suunnittelusta. Hyvä on, sinun ei tarvitse uskoa minua, mutta anna kun näytän sinulle: pallon heittäminen toiselle ihmiselle oikealla nopeudella ja osuminen maaliin vaatii käden ja silmän koordinaatiota, lihasvoimaa ja perusliikemekaniikan tuntemusta. Suurin osa meistä ei juuri ajattele heittämällä, mutta lapselle näiden perusasioiden tarttuminen tuntuu joskus ylitsepääsemättömälle vuorelle kiipeämiseltä.
PIIRILEVYSUUNNITTELUN taitosarja on itse asiassa melko samanlainen. Olipa kyse kohteiden sijainnin kartoittamisesta tai erityisen ongelmallisten tai haavoittuvien osien paikantamisesta, ajatusprosessit ovat samansuuntaisia. Signaalien on myös tultava ajoissa ja kohteessa. Peruskäsitteet, joita joskus pidämme itsestäänselvyyksinä, voivat olla suuria, kun ne jätetään huomiotta, mutta ne voivat myös tarjota ratkaisuja.
miksi impedanssisovitus on tärkeää? Ristiriitainen impedanssi aiheuttaa ongelmia
tässä uutinen: PCB-suunnittelu on monimutkaistunut. Oli kyse sitten kuluttaja-tai teollisuusmarkkinoista, nopeista ja suurtaajuuslaitteista on tullut normi. Ja tämä on vasta alkua.
kun työskentelemme näiden ultra-high-frequency-mallien kanssa, meidän on otettava huomioon perusasiat. Esimerkiksi impedanssisovituksesta tuli usein jälkiharkinta matalammilla ja keskitaajuuksilla työskenteleville suunnittelutiimeille. Impedanssisovitus kuitenkin haastaa RF-ja mikroaaltopiirin suunnittelun, koska ikkuna virheille pienenee taajuuden kasvaessa. Nopeat digitaalipiirit vaativat erittäin vakaita ohjattuja impedansseja, koska vaikutus bittivirhetaajuuteen ja pulssin vääristymisen, heijastumisen ja EMI: n potentiaali.
piirin oikea toiminta riippuu impedanssisovituksesta—tai piirin kyvystä siirtää tehokkaasti signaaleja lähteestä reititykseen ja sitten reitityksestä kuormaan. Impedanssi – jos sitä ei käsitellä oikein-vaikuttaa huomattavan kielteisesti piirin suorituskykyyn. Ilman asianmukaista impedanssisovitusta heijastuksia voi olla pitkin polkua lähteestä kuormaan.
kunnes vaimennus tapahtuu, signaalit etenevät iloisesti edestakaisin jäljityksessä ja häiritsevät lähetettyä signaalia. Heijastukset ja seisovat aallot suurtaajuuslinjoissa sekoittuvat haluttuihin signaaleihin—ja muodostavat noidan amplitudin ja vaihevääristymän. Tämän häiriön suoria seurauksia ovat muun muassa tietojen värinä ja signaali-kohina-suhteen väheneminen. Kun etäisyys lähteestä kuormitukseen kasvaa, seisovat aallot aiheuttavat impedanssin ebb ja virtaus.
impedanssisovituksen perusteet
hyvä piirilevysuunnittelu vaatii huomiota perustekijöihin. Kun tarkastellaan impedanssin vaikutusta piiriin, meidän on otettava huomioon resistanssin, reaktanssin ja impedanssin väliset perustavanlaatuiset suhteet.
vaikka voit varmasti käsin testata yksittäisiä levyt, MAUSTESIMULAATTORI voisi nopeuttaa asioita.
kaikki tietävät, että vastus vastustaa tasaista sähkövirtaa ja—sen seurauksena—vähentää energiaa. Reaktanssi mittaa kapasitanssin tai induktanssin aiheuttamaa virran vastustusta. Vaikka täydellinen vastus ei vaihdella taajuuden, vaikutus muuttuvien taajuuksien kondensaattori tai induktori aiheuttaa induktiivinen (XL) tai kapasitiivinen (XC) reaktanssi muuttaa taajuus AC-signaalin.
kaikki nuo asiat mielessä, hypätään impedanssiin. Tiedämme, että impedanssi on laitteen tai piirin täydellinen vastakohta vaihtovirran virtaukselle. Lisäksi tiedämme myös, että impedanssi kondensaattori on kääntäen verrannollinen suhde kapasitanssi, kun taas impedanssi induktori on suora suhde Induktanssi.
applying Purpose to Impedance Knowledge
Where does all this great information about textbook fundamentals connect to PCB design? Ei ole väliä koko PCB, jäljet muodostavat voimajohdot. Ominaisimpedanssi (Zo) kuvaa sellaisen suoran jatkuvaa impedanssia, jossa ei ole heijastavia aaltoja. Kun piiri lähettää signaalin ja lähetysaallot saavuttavat kuorman, heijastusaallot kulkevat takaisin lähteeseen ja siirtolinjan impedanssi muuttuu heijastuneiden aaltojen lisäämisen myötä.
tavoitteemme impedanssisovituksen kanssa on saada kuormitusimpedanssi näyttämään lähdeimpedanssilta. Tehokkaan signaalinsiirron saavuttamiseksi meidän on osuttava ominaisimpedanssitavoitteeseen 50-Ω impedanssi – sweet spot tehokkaaseen signaalinsiirtoon. Signaaliheijastuksia tapahtuu vain vähän. Hyvä PCB suunnittelu käytäntöjä pyritään saavuttamaan ominaisimpedanssi 50 Ω siirtolinjan liittymissä, komponentti yhteydet, ja terminaattorit.
koko piirin impedanssien sovittaminen tuottaa halutun matalajännitteisen seisovan aallon suhteen (VSWR). Alhainen VSWR piirit siirtää maksimimäärän virtaa lähteestä kuormalle. On muutakin. Digitaalipiirit tarjoavat halutun suorituskyvyn lyhyiden siirtymäaikojen ja korkeiden kellotaajuuksien vuoksi. Laitteissa ja laitteissa on paremmat valmiudet nopeamman, peräkkäisen signaalien siirron ansiosta. Jatkuvasti kasvava signaalin kytkentänopeudet vaatii toisen tarkastella valvoa impedanssi voimajohtojen / PCB jälkiä.
Ohjausimpedanssin varhainen SPICE
PCB-impedanssin säätäminen alkaa siitä, että tiedetään, miten eri muuttujat vaikuttavat piirin suorituskykyyn. Näitä muuttujia ovat dielektrisyysvakio, Dielektrinen korkeus, jäljittää paksuus, substraatin paksuus, ja jäljittää leveys. Mietitäänpä niitä muuttujia hetki. Jokaiseen liittyy fysikaalinen geometria, joka tuottaa yksikkömitan induktanssin.
niin monia komponenttivaihtoehtoja saatavilla, suunnittelu voi olla hankala hallita.
nyt kaikki alkaa loksahtaa kohdalleen. Dielektrisyysvakio on dielektrisen permittiivisyyden suhde tyhjiön permittiivisyyteen. Permittiivisyys kuvaa kuparin vaikutusta sähkökenttään ja permittiivisyys osoittaa materiaalin kyvyn polarisoitua sovelletun kentän vasteena. Polarisaation lisääminen vakiintuneen vahvuisella sovelletulla alalla aiheuttaa dielektrisyysvakion kasvun.
millä tahansa piirilevyllä jäljitysrakenne tai jäljitykseen käytetyt materiaalit voivat aiheuttaa impedanssiarvojen muuttumisen. Jäljityssuunnan äkilliset muutokset aiheuttavat muutoksia impedanssissa. Dielektrisyysvakio voi myös muuttua PCB-jäljen pituudessa tai leveydessä tai taajuuden ja lämpötilan muutosten vuoksi. Jokainen varianssi vaikuttaa RF-piirin ominaisimpedanssiin. Impedanssin muutokset voivat alentaa signaalin vahvistusta, tuottaa kohinaa tai aiheuttaa satunnaisia virheitä.
kontrolloitu impedanssilinja syntyy, jos piirilevyllä on ominaisimpedanssi koko jäljen pituudelta. Koska kapasitanssi tapahtuu dielektrisen materiaalin suhteellisen permittiivisyyden funktiona, voimme hallita impedanssia jäljellä, jolla on yhtenäinen poikkileikkausgeometria ja johdonmukainen permittiivisyys. Kapasitanssin kasvaessa ominaisimpedanssi pienenee. Suunnittelun kannalta ominaisimpedanssin muutos vaikuttaa impedanssisovituskykyymme. Materiaalit, joilla on pienempi dielektrisyysvakio, vaativat kapellimestarin leveyden lisäämistä ominaisimpedanssin säilyttämiseksi ja tappion mahdollisuuden vähentämiseksi.
vahvan layout-ohjelmiston avulla voit työskennellä impedanssisovituksen avulla suunnittelusi iteraatioiden alkuvaiheessa ja luoda piirejä, jotka ovat olennaisesti turvallisempia. Onneksi Cadence on enemmän kuin tarpeeksi varmistaa suunnittelu-ja analysointiprosessit on integroitu niin vähän häiriöitä kuin mahdollista. OrCAD: in vahvojen simulointi-ja analysointijärjestelmien avulla voit viedä suunnittelusi seuraavalle tasolle signaaliturvallisuudessa.
jos haluat tietää lisää Cadencen ratkaisusta, kerro siitä meille ja asiantuntijatiimillemme.
tekijästä
Cadence PCB solutions on täydellinen edestä taakse suunnittelutyökalu, joka mahdollistaa nopean ja tehokkaan tuotteen luomisen. Kadenssi avulla käyttäjät tarkasti lyhentää suunnittelu syklit luovuttamaan valmistuksen kautta moderni, IPC-2581 alan standardi.
seuraa LinkedInissä käy sivustolla lisää sisältöä Cadence PCB Solutions