Ögat På: EMC från bricka till bricka, del 6

Tillämpa HF-teknik! . Betrakta varje kretskortsledare som transmissionsledningar; avsluta ledningarna med rätt impedans för att undvika missanpassning och signaldistorsion.

Dagens elektronikkort är ofta uppbyggda med snabba logikkretsar . Tendensen går tveklöst mot högre klockfrekvenser och logigfamiljer med kortare omslagstider. Dessa parametrar bestämmer frekvensinnehållet i emissionen från digitala kretsar och kretskort. Omslagstiden bestämmer signalens bandbredd. (Se figur 2.)

Skärmavbild 2014-11-12 kl. 13.15.08

 

Varje ledare på kretskortet i en konstruktion med snabba kretsar kan betraktas som en transmissionsledning och visa specifika högfrekvenstekniska konstruktions- och mönsterkortutläggsregler måste tillämpas. En av det viktigaste sådan är ledninganpassning. Ledarna skall betraktas tom transmissionsledare och bör avslutas för att undvika signalreflektioner.

 

Tumregel: Om signalfördröjningen på en ledare överstiger en fjärdedel av stigtiden bör ledningen avslutas. (t ex en 10 cm lång ledare bärande signaler på 2ns omslagstid)

Man kan effektivt reducera signaldistorsionen genom ett avsluta ledningen i den bortre ändan. Terminering kostar dock pengar i form av extra komponenter och effekt.

 

Figur 3 visar olika avslutningsmetoder: parallell, Thevelin, serie eller AC.

Skärmavbild 2014-11-12 kl. 13.16.23

 

I figur 4 jämförs de olika metodernas egenskaper. Varje metod har sina för- och nackdelar.

Skärmavbild 2014-11-12 kl. 13.16.49

 

Den karakteristiska impedansen Zk hos en transmissionsledare  bestäms av dess distribuerade resistans, induktans (L) och kapacitans C

 

Något förenklat:

Zk = √L/C

 

Kretskortsledare har ofta karakteristiska impedansen i storleksordningen 50 – 200 Ώ

 

Den karakteristiska impedansen Zk hos en transmissionsledare bestäms även av  tvärsnittets geometriska kontinuitet hos ledaren. Varje gång ledningsgeometrin ändrar sig (t ex bredd, skarp böj eller viahål) uppträder impedansförändring och därmed missanpassning som i sin tur kan orsaka reflektioner och  stående vågor.

Moderna CAD-verktyg bör innehålla stöd för beräkning av karakteristiska impedansen hos mönsterkortsledare.

 

Bussledare

Långa bussledare bör dras enligt figur 5b delas i två grenar och båda skall avslutas. Korta signalledare (förhållande till våglängden för signalens högsta frekvenskomponent) kan en signalledare som i figur 5a användas med en sedvanlig avslutning med signalledarens karakteristiska impedans i den bortre ändan.

Skärmavbild 2014-11-12 kl. 13.17.34

 

Miklos Steiner