PCB-Erfahrungsaustausch: Übertragungsleitungseffekt
O-Führung
O-Führung
2018-08-03 14:02:46
Wenn die Impedanz der Übertragungsleitung und des Empfangsendes nicht übereinstimmen, werden das Ausgangsstromsignal und der endgültige stationäre Zustand des Signals unterschiedlich sein, was bewirkt, dass das Signal an dem Empfangsende reflektiert wird und das reflektierte Signal zurück übertragen wird zum signalübertragenden Ende und zurückreflektiert. Wenn die Energie abnimmt, wird die Amplitude des reflektierten Signals abnehmen, bis sich die Spannung und der Strom des Signals stabilisieren. Dieser Effekt wird Oszillation genannt, und die Oszillation des Signals wird oft an den steigenden und fallenden Flanken des Signals gesehen. Die Übertragungsleitung hat die folgenden Auswirkungen auf das gesamte Schaltungsdesign.
.1 reflektiertes Signal
Wenn eine Ablaufverfolgung nicht ordnungsgemäß beendet wird (Terminal-Anpassung), wird der Signalimpuls vom Treiber am Empfänger reflektiert, was zu einem unerwarteten Effekt führt, der das Signalprofil verzerrt. Wenn die Verzerrung sehr signifikant ist, kann dies zu einer Vielzahl von Fehlern führen, die zu einem Konstruktionsfehler führen können. Gleichzeitig ist das verzerrungsverzerrte Signal rauschempfindlicher und kann zu Konstruktionsfehlern führen. Wenn die obige Situation nicht als ausreichend angesehen wird, wird die EMI signifikant ansteigen, was sich nicht nur auf die Konstruktionsergebnisse, sondern auch auf das Versagen des gesamten Systems auswirken wird.
Die Hauptursachen für reflektierte Signale: Überlange Spuren; Übertragungsleitungen, die nicht abgeschlossen sind, überschüssige Kapazität oder Induktivität und Impedanzfehlanpassung.
Wenn eine Ablaufverfolgung nicht ordnungsgemäß beendet wird (Terminal-Anpassung), wird der Signalimpuls vom Treiber am Empfänger reflektiert, was zu einem unerwarteten Effekt führt, der das Signalprofil verzerrt. Wenn die Verzerrung sehr signifikant ist, kann dies zu einer Vielzahl von Fehlern führen, die zu einem Konstruktionsfehler führen können. Gleichzeitig ist das verzerrungsverzerrte Signal rauschempfindlicher und kann zu Konstruktionsfehlern führen. Wenn die obige Situation nicht als ausreichend angesehen wird, wird die EMI signifikant ansteigen, was sich nicht nur auf die Konstruktionsergebnisse, sondern auch auf das Versagen des gesamten Systems auswirken wird.
Die Hauptursachen für reflektierte Signale: Überlange Spuren; Übertragungsleitungen, die nicht abgeschlossen sind, überschüssige Kapazität oder Induktivität und Impedanzfehlanpassung.
.2 Verzögerungs- und Zeitfehler
Signalverzögerungen und Zeitfehler werden durch die Tatsache manifestiert, dass das Signal für eine Zeitperiode nicht wechselt, wenn sich das Signal zwischen den hohen und niedrigen Schwellen des logischen Pegels ändert. Übermäßige Signalverzögerung kann zu Zeitfehlern und Unordnung in der Gerätefunktionalität führen.
Wenn mehrere Empfänger vorhanden sind, tritt normalerweise ein Problem auf. Der Schaltungsentwickler muss die ungünstigste Zeitverzögerung bestimmen, um die Korrektheit des Entwurfs sicherzustellen. Der Grund für die Signalverzögerung ist, dass das Laufwerk überlastet ist und die Trace zu lang ist.
.3 Falsche Umschaltung
Signale können Schwellenwerte während eines Übergangs mehrmals überschreiten, was diese Art von Fehler verursacht. Logikschwellenfehler mit mehreren Kreuzen sind eine spezielle Form der Signaloszillation, das heißt, die Oszillation des Signals tritt nahe dem Logikpegelschwellenwert auf, und ein mehrmaliges Kreuzen des Logikpegelschwellwerts kann eine logische Fehlfunktion verursachen. Ursachen von reflektierten Signalen: übermäßig lange Spuren, nicht abgeschlossene Übertragungsleitungen, übermäßige Kapazität oder Induktivität und Impedanzfehlanpassung.
.4 Überschwingen und Unterschwingen
Überschwingen und Unterschwingen werden durch zwei Gründe verursacht: zu lange Spur oder zu schneller Signalwechsel. Obwohl die meisten Komponenten auf der Empfängerseite einen Eingangsschutzdiodenschutz aufweisen, können diese Überschwingerpegel manchmal den Komponentenversorgungsspannungsbereich weit überschreiten und Komponenten beschädigen.
.5 Induziertes Rauschen
Induziertes Rauschen wird durch die Tatsache manifestiert, dass, wenn ein Signal eine Signalleitung durchläuft, das zugehörige Signal auf der benachbarten Signalleitung auf der PCB induziert wird. Dies wird als induziertes Rauschen bezeichnet
Je näher die Signalleitung an der Masseleitung liegt, desto größer ist der Zeilenabstand und desto kleiner ist das erzeugte Störsignal. Asynchrone und Taktsignale sind anfälliger für induziertes Rauschen. Daher besteht das Verfahren der Entstörung darin, das Signal zu entfernen, das induziertes Rauschen verursacht oder das Signal, das ernsthaft gestört ist, abzuschirmen.
.6 elektromagnetische Strahlung
EMI (Electro-Magnetic Interferenz) ist ein Problem, das durch übermäßige elektromagnetische Strahlung und Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung verursacht wird. EMI manifestiert sich durch Abstrahlung elektromagnetischer Wellen in die Umgebung, wenn das digitale System eingeschaltet wird, wodurch der normale Betrieb der elektronischen Ausrüstung in der Umgebung gestört wird. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Betriebsfrequenz der Schaltung zu hoch ist und das Layout unangemessen ist. Derzeit gibt es Software-Tools (Lieferanten von Leiterplatten) für die EMI-Simulation, aber der EMI-Simulator ist sehr teuer, und die Simulationsparameter und Randbedingungen sind schwierig einzustellen, was sich direkt auf die Genauigkeit und die Praktikabilität der Simulationsergebnisse auswirkt. Der gängigste Ansatz besteht darin, die verschiedenen Entwurfsregeln anzuwenden, die EMI auf jeden Schritt des Entwurfs steuern, wodurch regelgesteuert und über alle Aspekte des Entwurfs gesteuert werden kann.