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【錦囊四】PCB設(shè)計(jì)中關(guān)于反射的那些事兒

發(fā)布時(shí)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(jì)中反射的兩點(diǎn):路的反射和場(chǎng)的反射,這里小編將繼續(xù)為大家介紹PCB設(shè)計(jì)中關(guān)于反射的相關(guān)問題知識(shí)!這里主要帶來的是PCB設(shè)計(jì)中反射中反射疑云的相關(guān)知識(shí)分析!
 
【錦囊三】PCB設(shè)計(jì)中關(guān)于反射的那些事兒
http://hunt-properties.com/rf-art/80025064
【錦囊二】PCB設(shè)計(jì)中關(guān)于反射的那些事兒
http://hunt-properties.com/rf-art/80025018
【錦囊一】PCB設(shè)計(jì)中關(guān)于反射的那些事兒!
http://hunt-properties.com/rf-art/80024959
 
接下來小編還會(huì)繼續(xù)為大家奉獻(xiàn)上該專家基于PCB設(shè)計(jì)中關(guān)于反射的其他相關(guān)知識(shí),希望大家耐心等待!
 
在前文中有不少公式與計(jì)算,但其實(shí)個(gè)人覺得應(yīng)用工程師要做的是知道趨勢(shì),知道影響范圍,并不需要精確計(jì)算,那是軟件干的事情。
 
最近聽到一個(gè)理論,說大數(shù)據(jù)時(shí)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(gè)項(xiàng)目時(shí),我們可以輕而易舉的知道一些其他類似項(xiàng)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(huì)增加一次反射,那是不是全程按照breakout區(qū)域走線會(huì)比較好?
 
Breakout區(qū)域
首先將問題進(jìn)行簡(jiǎn)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(hào)是最初的信號(hào)加上第二次反射的信號(hào)。
 
一段長(zhǎng)為X的阻抗不連續(xù),對(duì)哪個(gè)頻率的影響最大呢?當(dāng)相位差為(2n+1)π/2時(shí),也就是相差二分之一波長(zhǎng)的時(shí)候(反射一來一回,對(duì)應(yīng)的X為四分之一波長(zhǎng))。
 
也就是說,當(dāng)X為100mil時(shí),第一次最大衰減的頻點(diǎn)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(shí),第一次諧振頻率為5GHz:
 
S參數(shù)中
假設(shè)總線長(zhǎng)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(zhǎng)差的損耗為二分之一波長(zhǎng)差損耗的30%,二分之一波長(zhǎng)差時(shí)完全沒有了,四分之一波長(zhǎng)差時(shí)還有70%。
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全反射(反射系數(shù)為1)時(shí),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(jì)各位看官也明白了,阻抗不連續(xù)越長(zhǎng),影響的頻率越低。的的確確是因?yàn)樽杩共贿B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(jì)中的一些細(xì)節(jié)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響到底有多大,舉個(gè)例子:
 
PCB
信號(hào)速率越來越高是一種趨勢(shì),于是各種優(yōu)化方案也被人們提了出來,這兩個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng))。如果我們按照二十分之一波長(zhǎng)(影響不到1%)來算的話,對(duì)應(yīng)的頻率也是15GHz。您的信號(hào)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(gè)平衡點(diǎn)了。
 
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