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缩小阻抗差距,解决PCB传输线之SI反射问题

2022-02-25 10:01分类:电子元器件 阅读:

  SI难题最多见的是反射面,我们知道PCB同轴电缆有“特点特性阻抗”特性,当互联链接中不一样部位的“特点特性阻抗”不搭配时,便会发生反射面状况。SI反射面难题在数据信号波型上的表现便是:上冲/下冲/振铃等。

1. SI难题的诱因

下面的图所显示是一个非常典型的快速数据信号互联链接,数据信号传递途径包含:①推送端集成ic(封裝与PCB焊盘)②子卡PCB布线③子卡射频连接器④侧板PCB布线⑤对侧子卡射频连接器⑥对侧子卡PCB布线⑦AC滤波电容⑧协调器集成ic(封裝与PCB焊盘)

缩小阻抗差距,解决PCB传输线之SI反射问题

图1.典型性快速数据信号互联链接

  

能够看得出,具体电子设备的快速数据信号互联链接是非常复杂的,并且一般在不一样构件节点处是会造成特性阻抗失配的难题、进而导致数据信号的发送。

快速互联链接普遍的特性阻抗不持续点:  

(1)集成电路芯片:一般集成电路芯片基钢板内的PCB布线图形界限会比一般PCB板细许多,特性阻抗操纵不易; 

(2)PCB焊盘:PCB焊盘一般为溶性效用,特点特性阻抗稍低,PCB设计最应当关心与提升;  

(3)射频连接器:射频连接器内铜互联链接的制定要与此同时遭受机械设备稳定性与电气设备特性的多重危害,在彼此之间寻找均衡;  

PCB布线反倒一般状况下特性阻抗操纵比别的互联构件更非常容易,重点关注堆叠设计方案、板才挑选,但一般PCB生产加工板厂的特性阻抗操纵尺寸公差为10%,要做到5~8%的特性阻抗尺寸公差操纵通常须要耗费更多的生产成本。  

2. 同轴电缆反射面基础知识  

当控制器加数据信号到同轴电缆时,数据信号的力度取决于控制器的电流与电阻器和同轴电缆特性阻抗。控制器上的起始工作电压根据本身电阻器和同轴电缆特性阻抗的分压电路来操纵。  

下面的图勾勒了加在长的同轴电缆上的原始波型,原始的工作电压Vi传输到同轴电缆上直至抵达尾端,Vi的力度根据控制器电阻器和同轴电缆特性阻抗的分压电路来决策:

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图2.数据信号波型在长同轴电缆的散播

  

假如同轴电缆的尾端线接一个特性阻抗,并且这一特性阻抗与线的特性阻抗精准的配对,那麼力度为Vi的数据信号将被端收到地,工作电压Vi将仍维持线上上直至信号源变换。在这样的情形下Vi是dc稳定值。不然,假如同轴电缆的终端的特性阻抗并不是线的特点特性阻抗,数据信号的一部分端收到地,数据信号的一部分将被反射面到同轴电缆返回源。反射面回的讯号的量根据透射系数决策,透射系数由明确的点的反射面工作电压和键入电流的比决策。这一点界定为同轴电缆上特性阻抗不持续。特性阻抗不持续能够是不一样特点特性阻抗的同轴电缆的一部分,还可以是线接电阻器或是是到集成ic油压缓冲器上的输入电阻。

透射系数的测算:

在其中Z0为同轴电缆规范特性阻抗,Zt为同轴电缆上某一不持续点的特性阻抗。

式子假定数据信号在特点特性阻抗为Z0的同轴电缆上传输碰到了不持续的特性阻抗Zt。留意假如Z0=Zt,透射系数为0,代表着沒有反射面。Z0= Zt这类状况就称之为配对的线接。  

如下图所显示当键入波型碰到线接Zt,数据信号的一部分Viρ被反射面回源端而且加在键入波型上,全部键入数据信号波型力度为Viρ Vi。反射面的部位很有可能从源造成另一个反射面,反射面和逆反射面一直不断直至同轴电缆平稳。

缩小阻抗差距,解决PCB传输线之SI反射问题

图3.特性阻抗不配对状况下的讯号反射面

  

当同轴电缆彻底配对、短路故障、引路时的透射系数如下图所显示:

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图4.(a)线接(b)短路故障(c)引路 三种情形下的透射系数

  

在具体使用的互联链接中,理想化的同轴电缆是找不到的,也不太可能存有彻底配对,因而讯号的反射面是肯定出现的,设计方案的重点在于怎样把互联链接中的各种构件特性阻抗差别尽可能变小,进而减少反射面数据信号力度、防止多级别反射面对数据信号品质导致严重危害。

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