نواصل استعراض تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. أنشر هذا المقال من مسقط رأسي في سفيرودفينسك ، بفضل معلمي مدرستي. الموضوع الذي خصص له أساسي ، وبالتالي من المهم التعامل معه. هنا ، سيتم النظر في الانعكاسات في خطوط الإشارة ، وكالعادة ، سيتم تقديم توصيات للحد من تشويه الإشارة ، بما في ذلك استخدام تقنيات مطابقة مختلفة للخط.
في مقال
سابق في الدورة ، تبين أن وجود قواطع في مسار تيار العودة يزيد من تحريض دائرة الإشارة ، مما يؤثر سلبًا على مستوى EMR للوحة الدائرة المطبوعة. ومع ذلك ، لا ينتهي تأثيرها السلبي عند هذا الحد (من الجدير بالذكر أن هناك حالات يقلل فيها استخدام القواطع في الطبقة المرجعية من مستوى EMR للوحة الدوائر المطبوعة ، ومع ذلك ، فإنها تتطلب دقة كبيرة من وجهة نظر التحكم في تيارات العودة ولا يمكن التوصية بها في الحالة العامة). إن انقطاع ، مثل غير المتجانسة الأخرى (ثقب الانتقال ، تفرع المسار ، التغيير في عرض المسار أو المسافة من الطبقة المرجعية ، إلخ) يغير القيمة المحلية للممانعة (المعاوقة الفورية الإنجليزية) لخط الإشارة. يؤدي أي تغيير في الممانعة أثناء انتشار الإشارة إلى تغيير في اتساعها وظهور إشارة منعكسة تنتشر إلى المصدر (الشكل 1).
يتم تحديد اتساع الإشارات الأمامية والعكسية بالنسبة للمصدر فقط من خلال قيم المعاوقة Z
1 و Z
2 عند تردد معين:
تشير علامة الطرح أمام المعامِلات إلى حدوث تغيير في طور الإشارة بمقدار 180
درجة . حتى إذا كان خط الإشارة متجانسًا (فيما يلي ، فإن توحيد الخط يعني ثبات المعلمات الهندسية للمقطع العرضي) طوال طوله ، ومعاوقته ثابتة وتسمى مقاومة مميزة ، يمكن أن تحدث الانعكاسات ليس فقط في الخط نفسه ، ولكن وفي نهايته - على جانب المصدر أو على جانب الحمل. ضع في اعتبارك دائرة بسيطة (الشكل 2) ، حيث لا تتوافق مقاومات كل من مصدر الإشارة والحمل مع مقاومة الموجة لخط متجانس. في هذه الحالة ، تحدث الانعكاسات في الخط بشكل متكرر ، وتتلاشى تدريجيًا ، وتؤدي إلى نمط تداخل - مجموع الإشارات. يظهر في الشكل أيضًا نمط الإشارات المنعكسة والمحاكاة في LTSpice لإشارة نبضة خطوة بخطوة بسعة 1.2 فولت وحافة رائدة تبلغ 1 نانوثانية.
لاحظ أن الجهد عند مدخل خط الإشارة أثناء وقت انتشار الإشارة (حتى الانعكاس الأول) لا يساوي جهد مصدر الإشارة V
S ويرتبط به بمعامل مقسم المقاومة.
بعد انعكاسات متعددة من نهايات الخطوط ، تميل قيمة الجهد على الحمل إلى مجموع التقدم الهندسي المتناقص المساوي للجهد على الذراع السفلي للمقسم المقاوم.
نظرًا لأنه في الظروف الحقيقية ، من المستحيل ضمان ثبات الممانعة على طول مسار انتشار الإشارة ، تحدث الانعكاسات دائمًا. السؤال هو تحت أي ظروف تؤدي إلى تشويه إشارة ملحوظ. نعتبر مرة أخرى مثالًا للدائرة الموضحة في الشكل. 2 ، تحديد قيم مقاومة مصدر الإشارة ، ومقاومة الحمل وموجة الخط. لذلك ، يتم أيضًا الحفاظ على اتساع إشارات التداخل المدرجة في المجموع. ومع ذلك ، بالإضافة إلى اتساع الإشارات A
i ، فإن قيمة المجموع تعتمد على الإزاحة الزمنية τ
i :
حيث TD هو وقت انتشار الإشارة في الخط أو التأخير الزمني للخط (تأخير خط الإرسال الإنجليزي). يتم تحديد هذه القيمة من خلال الطول L لخط الإشارة وسرعة الانتشار v للإشارة في الخط TD = L / v. سنقلل التأخير الزمني للخط - في حين ستنخفض أيضًا مدة "الرفوف" ، عندما تكون قيمة الإشارة ثابتة. وعندما تأتي الإشارة المنعكسة i + 1st إلى الحمل مباشرة بعد وصول إشارة i إلى قيمة السعة ، ستختفي الرفوف. بما أن الإشارة تصل إلى قيمة اتساعها في وقت يساوي مدة الجبهة t
R ، فيجب القيام بما يلي:
سيؤدي الانخفاض الإضافي في التأخير الزمني إلى حقيقة أن قيم السعة للتموج (الرنين الإنجليزي) لن تتحقق. في الحالة المحدودة للخط القصير بلا حدود TD → 0 ، يكون عابر التذبذب غائبًا. ومن هنا الاستنتاج حول الحاجة إلى تقليل طول الخط للإشارات الحرجة ، التي سبق ذكرها في مقال
سابق فيما يتعلق بانخفاض الحث. بالطبع ، خطوط الإشارة الحقيقية على لوحة الدوائر المطبوعة لها طول محدد ، لذا فإن الحالة TD << t
R هي معيار رياضي لتموج صغير.
R.1.
حالة عملية للتشوهات الصغيرة لإشارة النبض بمدة أمامية tR في خط الإشارة بتأخير زمني TD هي TD <1/5 ∙ t R. لتقدير طول خط الإشارة ، يمكننا أخذ v ≈ 15 cm / ns (لـ FR4) ، ثم يمكن إعادة كتابة الشرط على أنه L [cm] <3 R t R [ns].
من المهم أن نفهم أنه يجب تحديد درجة التشويه المقبولة إما من قبل مصمم لوحة الدوائر المطبوعة ، أو يجب تحديد هذه المعلمة على أنها مقيدة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يعتمد اتساع التموج على العلاقة بين t
R و TD فحسب ، بل يعتمد أيضًا على درجة عدم تطابق الخط. في هذه التوصية ، تُفهم التشوهات الصغيرة على أنها نبضات لا يتجاوز اتساعها حوالي ± 10٪. إذا لم يتم استيفاء الشرط t
R > 5 ∙ TD أو إذا كان متطلب النبض أكثر صرامة ، فهناك ثلاث طرق لتقليل ظاهرة الرنين في الخط:
- انخفاض TD (في المقام الأول بسبب انخفاض طول الخط) ،
- زيادة في t R (انخفاض في سرعة تبديل الإشارة) ،
- تنسيق الخط (إنهاء اللغة الإنجليزية).
الهدف من جميع طرق مطابقة الأسطر (الجدول 1) هو التأكد من عدم وجود انعكاسات في أحد طرفيها أو كليهما. لا تعتبر أي من الطرق مثالية - كل منها له إيجابياته وسلبياته ، بينما تؤدي جميع الطرق على الإطلاق إلى خسائر إضافية في الطاقة. لذلك ، لا يوصى باللجوء إلى مطابقة الخط قبل توفير الحد الأدنى لطول الخط وسرعة تبديل الإشارة الممكنة.
الجدول 1. طرق مطابقة خط الإشارة.
| العنوان والمخطط | معدل الخسارة | التعليقات |
|---|
 | منخفض |  |
 | عالية |  |
 | متوسط |  |
 | متوسط |  |
ملاحظات:
(1) في الدائرة المتوازية ، يمكن استخدام اتصال لكل من السلك والطاقة المشتركين.
(2) يقصد بالمثالية معيار لتقليل خسائر الطاقة.
في الحالة التي يربط فيها خط الإشارة مصدر الإشارة بحمل واحد (من نقطة إلى نقطة) ، يمكن استخدام كل من مطابقة الممانعة على جانب المصدر وعلى جانب الحمل. إذا كان هناك العديد من الأحمال على خط الإشارة (تحميل متعدد الإنجليزية) ، فمن المستحسن تطبيق التنسيق على جانب التحميل. أمثلة على مثل هذه المخططات حيث يكون غياب تشويه الإشارة أمرًا بالغ الأهمية دائمًا ، والكثير - دائرة ساعة موزعة ، ناقل بيانات متعدد النقاط ، تنظيم الذاكرة الخارجية مع العديد من الدوائر المصغرة ، إلخ. في أدب اللغة الإنجليزية ، تتميز فروع خطوط الإشارة القصيرة (الفرع الإنجليزي) والخط الطويل (الفرع الإنجليزي) . ميزة الفروع القصيرة هي أنها قد لا تحتوي على مكونات مطابقة في النهاية ، ومع ذلك ، هناك قيود على طولها.
ص 2.
قد تكون الفروع القصيرة من خط الإشارة غير متناسقة ، ولكن يجب أن يكون طولها ضئيلًا ويجب ألا يتجاوز القيمة التي عندها TD STUB 1/5 ∙ t R.
يتم عرض ثلاثة أنماط رئيسية لتفرع خط الإشارة إلى أقسام N في الشكل. 3. دائرة ذات مقطع قصير (نفس معيار الفرع) قبل التفرع يؤدي إلى زيادة الحمل على مصدر الإشارة. إذا كان القسم طويلًا قبل التفرع ، فمن الضروري زيادة مقاومة الفروع. تتطلب الزيادة في مقاومة الموجة لخط الإشارة على نفس الطبقة انخفاضًا في عرضه ، والذي قد يصبح قيدًا. إذا كنت تستخدم المقاوم المتسلسل مع المقاومة R = (N - 1) ∙ Z
0 ، فإنه يشكل مقسم جهد - وينخفض اتساع الإشارة عند الحمل V
LOAD = 1 / N ∙ V
IN . من الواضح أن كل مخطط لا يخلو من عيوب (بالإضافة إلى زيادة عدد المكونات المستخدمة) ، وبالتالي ، يوصى باستخدام الطوبولوجيا المتفرعة (طبولوجيا النجوم) فقط عند استخدام الطوبولوجيا مع خط إشارة رئيسي وفروع قصيرة منه (eng. طوبولوجيا سلسلة daizy) غير ممكن.
في الختام ، تجدر الإشارة إلى أن اختيار طريقة مطابقة خط الإشارة مرتبط ارتباطًا وثيقًا بدائرة لوحة الدوائر المطبوعة ، لذلك إذا كان المطور مسؤولًا فقط عن طوبولوجيا لوحة الدوائر المطبوعة ، فيجب اتخاذ القرار مع مهندس الدائرة باستخدام نمذجة خط الإشارة (SPICE أو برنامج متخصص). ومع ذلك ، فإن السؤال حول الحاجة إلى تنسيق الخط يبدأ دائمًا من قبل مصمم لوحة الدوائر المطبوعة إذا كان من المستحيل توفير المستوى المطلوب من التشويه بطرق أخرى.
نُشر المقال لأول مرة في دورية Components and Technologies 2018، No. 3. تم الاتفاق على تحرير هبر مع محرري المجلة.