Quais mudanças a largura de rastreamento de design do PCB trará
May 27, 2020
Quando o roteamento do PCB, muitas vezes acontece que quando o traço passa por uma área, devido ao espaço limitado de fiação na área, é necessário usar uma linha mais fina. Depois de passar por esta área, a linha retorna à sua largura original. Mudanças na largura do traço causarão alterações de impedância, de modo que a reflexão ocorrerá, o que afetará o sinal. Então, sob quais circunstâncias esse efeito pode ser ignorado, e em que circunstâncias devemos considerar seu impacto?
Há três fatores relacionados a esse efeito: a magnitude da mudança de impedância, o tempo de elevação do sinal e o atraso do sinal na linha estreita.
Em primeiro lugar, vamos discutir a magnitude da mudança de impedância. O design de muitos circuitos requer que o ruído refletido seja inferior a 5% do balanço de tensão (isso está relacionado ao orçamento de ruído no sinal). De acordo com a fórmula do coeficiente de reflexão, a taxa aproximada de mudança de impedância pode ser calculada como: :Z/Z1≤10%. Esta é a razão básica pela qual o índice típico da resistência da placa de circuito é +/- 10%
Se a mudança de impedância ocorrer apenas uma vez, por exemplo, depois que a largura da linha é alterada de 8mil para 6mil, a largura de 6mil é mantida. Para atender à exigência orçamentária de ruído de que o ruído de reflexão do sinal na mudança abrupta não exceda 5% do balanço de tensão, a mudança de impedância deve ser inferior a 10%. Às vezes é difícil de fazer. Tomemos como exemplo o caso da linha de microstrip na folha FR4. Se a largura da linha for de 8 mil, a espessura entre a linha e o plano de referência é de 4mil, e a impedância característica é de 46,5Ω. Após a largura da linha mudar para 6mil, a impedância característica passa a ser de 54,2Ω, e a taxa de variação de impedância chega a 20%. A amplitude do sinal refletido deve exceder o padrão. Quanto ao quanto afeta o sinal, ele também está relacionado com o tempo de elevação do sinal e o atraso do sinal do final da condução para o ponto de reflexão. Mas pelo menos este é um problema em potencial. Felizmente, o problema pode ser resolvido por impedância correspondente ao término.
Se a mudança de impedância ocorrer duas vezes, por exemplo, depois que a largura da linha for alterada de 8mil para 6mil, ela voltará para 8mil depois de ser retirada 2cm. Em seguida, a reflexão ocorrerá em ambas as extremidades da linha de 2cm de comprimento e 6mil de largura, uma é a impedância torna-se maior e a reflexão positiva ocorre, e a outra é impedância torna-se menor e o reflexo negativo ocorre. Se o intervalo entre duas reflexões for curto o suficiente, as duas reflexões podem se anular, reduzindo assim o impacto. Suponha que o sinal transmitido seja de 1V, o primeiro reflexo regular tem 0,2V refletido, o 1.2V continua transmitindo para a frente, e o segundo reflexo tem -0,2 * 1,2 = 0,24v refletido para trás. Supondo que o comprimento da linha 6mil seja extremamente curto e as duas reflexões ocorram quase simultaneamente, então a tensão total refletida é de apenas 0,04V, o que é inferior à exigência orçamentária de ruído de 5%. Portanto, se essa reflexão afeta o sinal e o quanto ele afeta está relacionado com o atraso na mudança de impedância e o tempo de elevação do sinal. Pesquisas e experimentos mostraram que, enquanto o atraso na mudança de impedância for inferior a 20% do tempo de elevação do sinal, o sinal refletido não causará problemas.
Se o tempo de elevação do sinal for de 1ºc, então o atraso na mudança de impedância é inferior a 0,2 polegadas correspondente a 1,2 polegadas, e o reflexo não causará problemas. Em outras palavras, para o caso deste exemplo, enquanto o comprimento do traço de 6mil de largura for inferior a 3cm, não haverá problema.
Quando a largura da linha de rastreamento do projeto DO PCB muda, deve ser cuidadosamente analisada se ela causa um impacto de acordo com a situação real. Há três parâmetros para se preocupar: quão grande é a mudança de impedância, qual é o tempo de aumento do sinal e quanto tempo a parte em forma de pescoço da largura da linha muda. Aproximadamente estima de acordo com o método acima, e deixe uma certa margem adequadamente. Se possível, minimize o comprimento da parte do pescoço.
Deve-se ressaltar que, no processamento real do PCB, os parâmetros não podem ser tão precisos quanto a teoria. A teoria pode fornecer orientação para o nosso projeto, mas não pode ser copiada ou dogmática. Afinal, esta é uma ciência prática. O valor estimado deve ser devidamente revisto de acordo com a situação real e, em seguida, aplicado ao projeto. Se você se sentir inexperiente, seja conservador e ajuste adequadamente de acordo com os custos de fabricação.