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【錦囊四】PCB設(shè)計中關(guān)于反射的那些事兒

發(fā)布時間:2015-01-09 來源:陳德恒 一博科技 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】繼續(xù)精心送上專家福利啦!前面小編為大家?guī)砹薖CB設(shè)計中反射的兩點:路的反射和場的反射,這里小編將繼續(xù)為大家介紹PCB設(shè)計中關(guān)于反射的相關(guān)問題知識!這里主要帶來的是PCB設(shè)計中反射中反射疑云的相關(guān)知識分析!
 
【錦囊三】PCB設(shè)計中關(guān)于反射的那些事兒
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【錦囊二】PCB設(shè)計中關(guān)于反射的那些事兒
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【錦囊一】PCB設(shè)計中關(guān)于反射的那些事兒!
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接下來小編還會繼續(xù)為大家奉獻(xiàn)上該專家基于PCB設(shè)計中關(guān)于反射的其他相關(guān)知識,希望大家耐心等待!
 
在前文中有不少公式與計算,但其實個人覺得應(yīng)用工程師要做的是知道趨勢,知道影響范圍,并不需要精確計算,那是軟件干的事情。
 
最近聽到一個理論,說大數(shù)據(jù)時代,人們只需要知其然,不需要知其所以然。想象一下,當(dāng)我們要做一個項目時,我們可以輕而易舉的知道一些其他類似項目哪些結(jié)構(gòu)成功了哪些結(jié)構(gòu)失敗了,我們還需要理論分析干嘛呢?
 
這句話到底有沒有道理大家仁者見仁智者見智,下面我們繼續(xù)來解決我們的反射問題:Breakout區(qū)域有一次阻抗不連續(xù),但走出該區(qū)域之后,走線從細(xì)變寬,會增加一次反射,那是不是全程按照breakout區(qū)域走線會比較好?
 
Breakout區(qū)域
首先將問題進(jìn)行簡化,由于本身反射系數(shù)不大,第四次反射很小,假設(shè)傳到RX的信號是最初的信號加上第二次反射的信號。
 
一段長為X的阻抗不連續(xù),對哪個頻率的影響最大呢?當(dāng)相位差為(2n+1)π/2時,也就是相差二分之一波長的時候(反射一來一回,對應(yīng)的X為四分之一波長)。
 
也就是說,當(dāng)X為100mil時,第一次最大衰減的頻點為15GHz,我們從S參數(shù)中可以很明顯的看出:
 
S參數(shù)中
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當(dāng)X為300mil時,第一次諧振頻率為5GHz:
 
S參數(shù)中
假設(shè)總線長為2000mil,而全部按照breakout區(qū)域走線的阻抗去走的話,第一次諧振頻率則變成了750MHz,諧振周期為1.5GHz:
 
回頭呼應(yīng)反射系列文章的第一節(jié),從那幾張圖中可以知道:
 
四分之一波長差的損耗為二分之一波長差損耗的30%,二分之一波長差時完全沒有了,四分之一波長差時還有70%。
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全反射(反射系數(shù)為1)時,在諧振頻率損耗為100%,諧振頻率的損耗跟反射強(qiáng)度有關(guān)。
 
看到這里估計各位看官也明白了,阻抗不連續(xù)越長,影響的頻率越低。的的確確是因為阻抗不連續(xù)較短,反射淹沒在上升沿當(dāng)中了。
 
根據(jù)這套理論,我們很容易去判斷設(shè)計中的一些細(xì)節(jié)對整個系統(tǒng)的影響到底有多大,舉個例子:
 
PCB
信號速率越來越高是一種趨勢,于是各種優(yōu)化方案也被人們提了出來,這兩個可能是近年來開始被大家熟悉的優(yōu)化方案,加粗反焊盤上的走線或者填補(bǔ)走線附近的參考層,以防止反焊盤上扇出的走線阻抗偏高??墒沁@到底有多大的影響或者優(yōu)化呢?
 
排除一些特殊情況(連接器,板厚較厚需要使用較大過孔等等),這一段在antipad上的走線長度大約為20mil(親,不要把過孔pad算上哦)。
 
20mil的第一次諧振頻率大約是多少呢?75GHz(四分之一波長)。如果我們按照二十分之一波長(影響不到1%)來算的話,對應(yīng)的頻率也是15GHz。您的信號需要做這樣的優(yōu)化嗎?
 
看完這些之后,相信能幫助大家在工(he)程(ge)師(wan)精(sui)神和工(qiang)匠(po)精(zheng)神中間找到一個平衡點了。
 
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