当前位置:首页 > 嵌入式 > 嵌入式硬件
[导读]1. SI问题的成因SI问题最常见的是反射,我们知道PCB传输线有“特征阻抗”属性,当互连链路中不同部分的“特征阻抗”不匹配时,就会出现反射现象。SI反

1. SI问题的成因

SI问题最常见的是反射,我们知道PCB传输线有“特征阻抗”属性,当互连链路中不同部分的“特征阻抗”不匹配时,就会出现反射现象。

SI反射问题在信号波形上的表征就是:上冲/下冲/振铃 等。

下图所示是一个典型的高速信号互连链路,信号传输路径包括:①发送端芯片(封装与PCB过孔)②子卡PCB走线③子卡连接器④背板PCB走线⑤对侧子卡连接器⑥对侧子卡PCB走线⑦AC耦合电容⑧接收端芯片(封装与PCB过孔)

 


图1 典型高速信号互连链路

可以看出,实际电子产品的高速信号互连链路是比较复杂的,而且通常在不同部件连接点处是会产生阻抗失配的问题、从而造成信号的发射。

高速互连链路常见的阻抗不连续点:

(1) 芯片封装:通常芯片封装基板内的PCB走线线宽会比普通PCB板细很多,阻抗控制不容易;

(2) PCB过孔:PCB过孔通常为容性效应,特征阻抗偏低,PCB设计最应该关注与优化;

(3) 连接器:连接器内铜互连链路的设计要同时受到机械可靠性与电气性能的双重影响,在两者之间寻求平衡;

PCB走线反而一般情况下阻抗控制比其他互连部件更容易,重点关注层叠设计、板材选择,但通常PCB加工板厂的阻抗控制公差为10%,要达到5~8%的阻抗公差控制往往需要花费更高的加工成本。

2. 传输线反射基础理论

当驱动器加信号到传输线时,信号的幅度依赖于驱动器的电压与电阻和传输线阻抗。驱动器上的初始电压通过自身电阻和传输线阻抗的分压来控制。

下图描绘了加在长的传输线上的初始波形,初始的电压Vi传送到传输线上直到到达末端,Vi的幅度通过驱动器电阻和传输线阻抗的分压来决定:

 


图2 信号波形在长传输线的传播

如果传输线的末端端接一个阻抗,而且这个阻抗与线的阻抗精确的匹配,那么幅度为Vi的信号将被端接到地,电压Vi将仍保持在线上直到信号源转换。在这种情况下Vi是dc稳态值。否则,如果传输线的末端的阻抗不是线的特征阻抗,信号的一部分端接到地,信号的其余部分将被反射到传输线回到源。反射回的信号的量通过反射系数决定,反射系数由确定的点的反射电压和输入电压的比决定。这个点定义为传输线上阻抗不连续。阻抗不连续可以是不同特征阻抗的传输线的一部分,也可以是端接电阻或者是到芯片缓冲器上的输入阻抗。

反射系数的计算:

 

其中Z0为传输线标准阻抗,Zt为传输线上某个不连续点的阻抗。

等式假设信号在特征阻抗为Z0的传输线上传送遇到了不连续的阻抗Zt。注意如果Z0=Zt,反射系数为0,意味着没有反射。Z0= Zt这种情况就称为匹配的端接。

如下图所示当输入波形遇到端接Zt,信号的一部分Viρ被反射回源端并且加在输入波形上,整个输入信号波形幅度为Viρ+Vi。反射的部分可能从源产生另一个反射,反射和逆反射一直持续直到传输线稳定。

 


图3 阻抗不匹配情况下的信号反射

当传输线完全匹配、短路、开路时的反射系数如下图所示:

 


图4 (a)端接(b)短路(c)开路 三种情况下的反射系数

在实际应用的互连链路中,理想的传输线是不存在的,也不可能存在完全匹配,因此信号的反射是必然存在的,设计的关键在于如何把互连链路中的各个部件阻抗差距尽量缩小,从而减小反射信号幅度、避免多级反射对信号质量造成致命影响。

 

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

可调电容作为一种重要的电子元器件,在电路设计中具有广泛的应用。本文将对可调电容的基本概念、工作原理、调用方法以及应用场景进行详细探讨,旨在帮助读者更好地理解和应用可调电容。

关键字: 可调电容 电子元器件 电路设计

除了之前提到的惠州华颖电子、东莞云旷电子、昆山铨莹电子等,最近21ic又发现一家PCB企业出现了经营危机。

关键字: PCB

5-50瓦封装电源采用PCB和机箱安装封装的塑料外壳。机箱安装型号适用于螺丝端子或可选的JST连接器。它们扩展的输入范围 90-305 VAC使其成为众多工业和家庭/建筑应用的理想选择。

关键字: PCB 机箱 电源

虽然“破产”是市场经济优胜劣汰必然发生的社会现象,近几年因订单减少、竞争激烈等因素而停产、倒闭的工厂也不在少数,但像华颖电子这样有着近20年发展经历的PCB企业也摆脱不了破产的结局,这着实让人觉得惋惜。

关键字: PCB

近日,国内新一代激光陀螺驱动系列功能芯片问世,由湖南二零八先进科技有限公司(下简称“二零八公司”)技术团队研发。相比行业内普遍应用的上一代激光陀螺驱动控制电路,激光陀螺驱动专用芯片降低了电路设计难度,大幅减小体积重量,实...

关键字: 激光陀螺仪电路 芯片 电路设计

春节在即,本应是充满欢笑和热闹的日子,然而,最近又有一家PCB电子厂因破产清算不得不遣散全部员工,他们注定要度过一个不一样的春节了。

关键字: PCB

这是迄今为止市场上最小的 SIP 高压舌簧继电器,具有 5kV 隔离能力,PCB 面积仅为之前同类产品的 1/6。

关键字: 舌簧继电器 PCB 电动汽车

近日,昆山铨莹电子有限公司新增一则“破产清算”信息。对于这家在PCB行业里有着21年发展经历的老牌大厂,其破产的消息着实让人觉得惋惜。

关键字: PCB

R是施密特触发器输入端的一个10KΩ下拉电阻,时间常数为10×10-6×10×103=100ms。

关键字: 复位 电路设计 施密特触发器

Bourns® EdgMOV™ 压敏电阻采用单一外形尺寸,提供多款型号选项,让设计人员能够缩小其浪涌保护方案的尺寸或加强其保护效果

关键字: 浪涌保护 压敏电阻 PCB
关闭
关闭