Spille fangst med et lite barn kan lære oss mye OM PCB design. Ok, du trenger ikke å tro meg, men la meg vise deg: å kaste ballen til en annen person i riktig hastighet og slå målet krever hånd-øye-koordinering, muskelstyrke og bevissthet om grunnleggende fysisk mekanikk. De fleste av oss tenker ikke mye på å kaste, men for et barn virker det å gripe disse grunnleggende noen ganger som å klatre på et uoverstigelig fjell.
PCB design ferdighetssettet er faktisk ganske lik. Enten det er å kartlegge hvor målplasseringer er eller finne spesielt problematiske eller sårbare seksjoner, er tankeprosessene parallelle. Signaler må også ankomme i tide og på mål. Grunnleggende lærebokkonsepter som vi noen ganger tar for gitt, kan være store når de ignoreres, men kan også tilby løsninger.
Hvorfor Er Impedans Matchende Viktig? Feilaktige Impedans Forårsaker Problemer
Her er en nyhets flash: PCB design har blitt mer kompleks. Enten i forbruker-eller industrimarkedet, har høyhastighets og høyfrekvente enheter blitt normen. Og dette er bare begynnelsen.
når vi jobber med disse ultrahøyfrekvente designene, må vi ta hensyn til grunnleggende. Som et eksempel ble impedansmatching ofte en ettertanke for designteam som arbeider med lavere og mellomstore frekvenser. Imidlertid utfordrer impedansmatching RF og mikrobølgekretsdesign fordi vinduet for feil reduseres etter hvert som frekvensen øker. Høyhastighets digitale kretser krever svært stabile kontrollerte impedanser på grunn av virkningen på bitfeilfrekvensen og potensialet for pulsforvrengning, refleksjon og EMI.
Riktig kretsoperasjon avhenger av impedansmatching – eller kretsens evne til effektivt å overføre signaler fra kilden til rutingen og deretter fra rutingen til lasten. Impedans—hvis den ikke behandles riktig-har en bemerkelsesverdig negativ innvirkning på kretsytelsen. Uten riktig impedansmatching kan refleksjoner eksistere langs banen fra kilden til lasten.
inntil demping oppstår, forplanter signalene lykkelig frem og tilbake i sporet og forstyrrer det overførte signalet. Refleksjoner og stående bølger i høyfrekvente linjer blandes med ønskede signaler—og danner et heksebrygg av amplitude og faseforvrengning. De direkte resultatene av denne forstyrrelsen inkluderer data jitter og en reduksjon i signal-til-støy-forholdet. Når avstanden fra kilden til lasten øker, forårsaker stående bølger impedans til ebb og flyt.
Impedans Matchende Grunnleggende
God PCB design krever oppmerksomhet til grunnleggende. Når vi vurderer virkningen av impedans på en krets, må vi vurdere de grunnleggende forholdene mellom motstand, reaktans og impedans.
mens du sikkert kan teste dine individuelle brett, kan EN SPICE simulator hjelpe fart på ting sammen.
alle vet at en motstand motsetter seg en jevn elektrisk strøm og—som et resultat-reduserer energi. Reaktans måler motstanden mot strøm forårsaket av en kapasitans eller en induktans. Mens en perfekt motstand ikke varierer med frekvens, forårsaker virkningen av å endre frekvenser på en kondensator eller en induktor induktiv (XL) eller kapasitiv (XC) reaktans å endres med frekvensen AV ET AC-signal.
med alle disse tingene i tankene, la oss gjøre hoppet til impedans. Vi vet at impedans er totalt motsatt av en enhet eller krets til strømmen av en vekselstrøm. I tillegg vet vi også at impedansen til en kondensator har et omvendt proporsjonalt forhold til kapasitans mens impedansen til en induktor har et direkte forhold til induktans.
Bruke Formål Å Impedans Kunnskap
hvor kobler all denne flotte informasjonen om lærebok grunnleggende TIL PCB design? Uansett STØRRELSEN PÅ PCB, danner sporene overføringslinjer. Karakteristisk impedans (Zo) representerer den konstante impedansen til en linje uten reflekterende bølger. Når en krets sender et signal og overføringsbølgene når lasten, går refleksjonsbølger tilbake til kilden og inngangsimpedansen til overføringslinjen endres med tillegg av de reflekterte bølgene.
Vårt mål med impedansmatching er å få lastimpedansen til å se ut som kildeimpedansen. For å oppnå effektiv signaloverføring må vi treffe et karakteristisk impedansmål på 50-Ω impedans—det søte stedet for effektiv signaloverføring. Få signalrefleksjoner oppstår. God PCB design praksis søker å oppnå en karakteristisk impedans på 50 Ω ved overføringslinjekryss, komponentforbindelser og terminatorer.
Matchende impedanser gjennom hele kretsen gir et ønsket lavspennings stående bølgeforhold (VSWR). Lav VSWR-kretser overfører maksimal strøm fra kilden til lasten. Det er mer. Digitale kretser leverer ønsket ytelse på grunn av korte overgangstider og høye klokkefrekvenser. Enheter og apparater har bedre evner på grunn av raskere, sekvensiell overføring av signaler. Stadig økende signalbryterhastigheter krever en ny titt på å kontrollere impedansen til overføringslinjene / PCB-sporene.
Kontroll Impedans Tidlig MED SPICE
Kontrollere PCB impedans begynner med å vite hvordan ulike variabler påvirke krets ytelse. Disse variablene inkluderer dielektrisk konstant, dielektrisk høyde, sportykkelse, substrattykkelse og sporbredde. La oss tenke på disse variablene et øyeblikk. Hver innebærer fysisk geometri som produserer enhets-lengde induktans.
med så mange komponentvalg tilgjengelig, kan design være vanskelig å administrere.
nå begynner alt å komme sammen. Den dielektriske konstanten er forholdet mellom permittiviteten til dielektriske og permittiviteten til et vakuum. Permittivitet beskriver effekten av kobber på et elektrisk felt og permittivitet viser evnen til et materiale å polarisere som svar på et anvendt felt. Økende polarisasjon i et anvendt felt med en etablert styrke fører til at den dielektriske konstanten øker.
med EN HVILKEN SOM HELST PCB kan sporingsdesignet eller materialene som brukes til sporet føre til at impedansverdiene endres. Plutselige endringer i sporretningen forårsaker endringer i impedans. Dielektrisk konstant kan også endres over lengden eller bredden PÅ ET PCB-spor eller på grunn av endringer i frekvens og temperatur. Hver varians påvirker den karakteristiske impedansen TIL EN RF-krets. Endringene i impedans kan redusere signalforsterkning, generere støy eller forårsake tilfeldige feil.
en kontrollert impedanslinje oppstår hvis EN PCB-design har en bestemt karakteristisk impedans gjennom hele lengden av et spor. Fordi kapasitans oppstår som en funksjon av den relative permittiviteten til det dielektriske materialet, kan vi kontrollere impedansen med et spor som har en jevn tverrsnittsgeometri og konsistent permittivitet. Med økningen i kapasitans reduseres den karakteristiske impedansen. Når det gjelder design, påvirker endringen i karakteristisk impedans våre impedans matchende evner. Materialer med lavere dielektrisk konstant krever en økning i lederens bredde for å opprettholde den karakteristiske impedansen og redusere muligheten for tap.
med en sterk layout programvare, vil du være i stand til å arbeide gjennom impedans matching tidlig i design gjentakelser og lage kretser som er fundamentalt sikrere. Heldigvis Har Cadence mer enn nok til å sikre at design-og analyseprosessene dine er integrert med så lite avbrudd som mulig. OrCAD lar deg ta dine design til neste nivå i signal sikkerhet med sin sterke simulering og analyse systemer.
hvis Du ønsker å lære mer om Hvordan Cadence har løsningen for deg, snakk med oss og vårt team av eksperter.
Om Forfatteren
Cadence PCB solutions er et komplett designverktøy for å muliggjøre rask og effektiv produktopprettelse. Cadence gjør at brukerne nøyaktig forkorte design sykluser å overlate til produksjon gjennom moderne, IPC-2581 industristandard.
Følg På Linkedin Besøk Nettside Mer Innhold Av Cadence PCB Solutions