játék fogás egy kisgyermek taníthat nekünk sokat PCB design. Rendben, nem kell hinnetek nekem, de hadd mutassam meg: a labdát egy másik személynek a megfelelő sebességgel dobni és a cél elérése kéz-szem koordinációt, izomerőt és az alapvető fizikai mechanika tudatosságát igényli. Legtöbben nem sokat gondolunk a dobásra, de egy gyermek számára ezeknek az alapoknak a megragadása néha úgy tűnik, mintha egy leküzdhetetlen hegyre másznánk.
a NYÁK-tervezési készségkészlet valójában meglehetősen hasonló. Legyen szó akár a célhelyek feltérképezéséről, akár a különösen problémás vagy sebezhető szakaszok felkutatásáról, a gondolkodási folyamatok párhuzamosak. A jeleknek is időben és célirányosan kell érkezniük. Az alapvető, tankönyvi fogalmak, amelyeket néha magától értetődőnek veszünk, nagyok lehetnek, ha figyelmen kívül hagyják, de megoldásokat is kínálhatnak.
miért fontos az impedancia illesztése? A nem megfelelő impedancia problémákat okoz
itt van egy hír flash: a NYÁK-tervezés összetettebbé vált. Akár a fogyasztói, akár az ipari piacon a nagy sebességű és nagyfrekvenciás eszközök váltak normává. És ez még csak a kezdet.
amikor ezekkel az ultra-magas frekvenciájú tervekkel dolgozunk, figyelembe kell vennünk az alapokat. Például az impedancia-illesztés gyakran utólagos gondolkodássá vált az alacsonyabb és közepes frekvenciákkal dolgozó tervezőcsapatok számára. Az impedancia-illesztés azonban kihívást jelent az RF és a mikrohullámú áramkör tervezésére, mivel a hibaablak csökken a frekvencia növekedésével. A nagy sebességű digitális áramkörök nagyon stabil ellenőrzött impedanciákat igényelnek a bit hibaarányra gyakorolt hatás, valamint az impulzus torzítás, visszaverődés és EMI lehetősége miatt.
az áramkör megfelelő működése az impedancia illesztésétől vagy az áramkör azon képességétől függ, hogy hatékonyan továbbítja-e a jeleket a forrástól az útválasztásig, majd az útválasztástól a terhelésig. Az impedancia—ha nem megfelelően kezelik-rendkívül negatív hatással van az áramkör teljesítményére. Megfelelő impedancia-illesztés nélkül reflexiók létezhetnek a forrástól a terhelésig vezető út mentén.
amíg a csillapítás meg nem történik, a jelek boldogan terjednek oda-vissza a nyomkövetésben, és zavarják a továbbított jelet. A magas frekvenciájú vonalakban lévő visszaverődések és állóhullámok keverednek a kívánt jelekkel—és amplitúdó-és fázistorzulást eredményeznek. Ennek az interferenciának a közvetlen eredményei közé tartozik az adat-jitter és a jel-zaj arány csökkenése. Ahogy a forrástól a terhelésig terjedő távolság növekszik, az állóhullámok impedanciát okoznak az apályban és az áramlásban.
impedancia illesztési alapok
a jó NYÁK-tervezés figyelmet igényel az alapokra. Az impedancia áramkörre gyakorolt hatásának mérlegelésekor figyelembe kell vennünk az ellenállás, a reaktancia és az impedancia közötti alapvető kapcsolatokat.
bár minden bizonnyal kézzel tesztelheti az egyes táblákat, a SPICE simulator segíthet a dolgok felgyorsításában.
mindenki tudja, hogy az ellenállás ellenáll az állandó elektromos áramnak, és ennek eredményeként csökkenti az energiát. A reaktancia a kapacitás vagy induktivitás által okozott árammal szembeni ellenállást méri. Míg a tökéletes ellenállás nem változik a frekvenciától függően, a változó frekvenciák kondenzátorra vagy induktorra gyakorolt hatása induktív (XL) vagy kapacitív (XC) reaktancia az AC jel frekvenciájával változik.
mindezeket a dolgokat szem előtt tartva, ugorjunk az impedanciára. Tudjuk, hogy az impedancia egy eszköz vagy áramkör teljes ellentéte a váltakozó áram áramlásával. Ezenkívül azt is tudjuk, hogy a kondenzátor impedanciája fordítottan arányos a kapacitással, míg az induktor impedanciája közvetlen kapcsolatban áll az induktivitással.
cél alkalmazása az impedancia ismeretekre
hol kapcsolódik ez a nagyszerű információ a tankönyv alapjairól a NYÁK-tervezéshez? A NYÁK méretétől függetlenül a nyomok távvezetékeket képeznek. Jellemző impedancia (Zo) egy vonal állandó impedanciáját képviseli, fényvisszaverő hullámok nélkül. Amikor egy áramkör jelet továbbít, és az átviteli hullámok elérik a terhelést, a reflexiós hullámok visszatérnek a forráshoz, és a távvezeték bemeneti impedanciája megváltozik a visszavert hullámok hozzáadásával.
az impedancia illesztéssel az a célunk, hogy a terhelési impedancia úgy nézzen ki, mint a forrás impedanciája. A hatékony jelátvitel elérése érdekében el kell érnünk az 50-ons impedancia jellegzetes impedanciacélját—a hatékony jelátvitel édes pontját. Kevés jel visszaverődés fordul elő. A jó NYÁK-tervezési gyakorlatok célja, hogy az átviteli vonal csomópontjaiban, alkatrészcsatlakozásaiban és terminátoraiban 50 db jellemző impedanciát érjenek el.
az áramkör impedanciáinak illesztése a kívánt alacsony feszültségű állóhullám arányt (VSWR) eredményezi. Az alacsony VSWR áramkörök továbbítják a maximális energiát a forrástól a terhelésig. Van még. A digitális áramkörök a kívánt teljesítményt nyújtják a rövid átmeneti idő és a magas órajel miatt. Az eszközök és készülékek jobb képességekkel rendelkeznek a jelek gyorsabb, egymást követő átvitelének köszönhetően. A folyamatosan növekvő jelkapcsolási sebesség megköveteli a távvezetékek/PCB nyomok impedanciájának szabályozását.
az impedancia korai vezérlése a SPICE-szal
a PCB impedanciájának vezérlése azzal kezdődik, hogy tudjuk, hogy a különböző változók hogyan befolyásolják az áramkör teljesítményét. Ezek a változók közé tartozik a dielektromos állandó, dielektromos magasság, nyomvastagság, szubsztrátvastagság és nyomszélesség. Gondoljunk csak a változókra egy pillanatra. Mindegyik magában foglalja a fizikai geometriát, amely előállítja az egység hosszúságú induktivitást.
annyi alkatrész választási lehetőség áll rendelkezésre, tervezés lehet trükkös kezelni.
most minden kezd összeállni. A dielektromos állandó a dielektrikum permittivitásának a vákuum permittivitásához viszonyított aránya. A Permittivity a réz elektromos mezőre gyakorolt hatását írja le, a permittivity pedig az anyag polarizációs képességét mutatja az alkalmazott mezőre reagálva. A polarizáció növekedése egy meghatározott erősségű alkalmazott mezőben a dielektromos állandó növekedését okozza.
bármely PCB esetén a nyomvonal kialakítása vagy a nyomhoz használt anyagok az impedancia értékek megváltozását okozhatják. A nyomirány hirtelen változásai az impedancia változását okozzák. A dielektromos állandó változhat a PCB nyomvonal hosszában vagy szélességében, vagy a frekvencia és a hőmérséklet változásai miatt. Minden variancia befolyásolja az RF áramkör jellemző impedanciáját. Az impedancia változásai csökkenthetik a jelerősítést, zajt generálhatnak vagy véletlenszerű hibákat okozhatnak.
ellenőrzött impedanciavonal akkor fordul elő, ha a NYÁK-kialakításnak sajátos jellemző impedanciája van a nyomvonal teljes hosszában. Mivel a kapacitás a dielektromos anyag relatív permittivitásának függvénye, az impedanciát olyan nyomvonallal szabályozhatjuk, amely egyenletes keresztmetszeti geometriával és következetes permittivitással rendelkezik. A kapacitás növekedésével a jellemző impedancia csökken. A tervezés szempontjából, a jellegzetes impedancia változása befolyásolja impedancia-illesztési képességeinket. Az alacsonyabb dielektromos állandóval rendelkező anyagok a vezető szélességének növelését igénylik a jellemző impedancia fenntartása és a veszteség lehetőségének csökkentése érdekében.
egy erős elrendezés szoftver, akkor képes lesz arra, hogy a munka révén impedancia megfelelő korai tervezési iterációk és hozzon létre áramkörök, amelyek alapvetően biztonságosabb. Szerencsére a Cadence több mint elegendő ahhoz, hogy a tervezési és elemzési folyamatok a lehető legkisebb zavarással integrálódjanak. Az OrCAD lehetővé teszi, hogy terveit a jelbiztonság következő szintjére vigye erős szimulációs és elemző rendszereivel.
ha többet szeretne megtudni arról, hogy a Cadence hogyan kínálja Önnek a megoldást, forduljon hozzánk és szakértőinkhez.
A szerzőről
a Cadence PCB solutions egy teljes körű tervezőeszköz, amely lehetővé teszi a gyors és hatékony termékkészítést. A Cadence lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy pontosan lerövidítsék a tervezési ciklusokat, hogy átadják a gyártást a modern, IPC-2581 ipari szabványnak.
kövesse a Linkedin-en látogasson el a weboldalra további tartalom tőle: Cadence PCB Solutions