基礎(chǔ)電路設(shè)計二不規(guī)則電路對輻射與阻抗的影響

1、根底電路設(shè)計二不規(guī)那么電路對輻射與阻抗的影響.、八、-刖言最近幾年電路板非常流行所謂的mea nder導(dǎo)線，然而這種不規(guī)那么zigzag導(dǎo)線隨著clock頻率不斷提高，設(shè)計人員也意識到必需使導(dǎo)線pattern盡可能完全相同。理論上從driver端至接收收端receiver直線距離有可能完全相同，不過事實上當(dāng)兩者之間的距離越來越長時，導(dǎo)線pattern勢必成為不規(guī)那么形狀，有鑒于此本文將透過實驗結(jié)果，深入探討直線狀與不規(guī) 那么狀的pattern差異對電路的影響。實驗步驟圖1是實驗用印刷電路板的外觀，阻抗 impedanee Zo為50Q，共有AG 7種線路圖案 pattern"圖2,

2、pattern長度都是 290mm，由于不規(guī)那么 layout因此pattern長度被壓縮成 150mm，如圖3所示電路圖案都無直角彎曲設(shè)計。四層電路板為四層板總厚度 1.6mm，第一層裝設(shè)電子組件， 第二至第四層分別是接地層 earth、Vcc層與電路圖圖4,輻射資料是 根據(jù)3米meter法那么水平放置電路板量測水平偏波。圖1電路板的外觀接收端dr i veriffi1pa itern spec:卩.貧凹凸綜路圖窠長度：賞鼬mJB1UM*_J I魂逋擊iy&rK圖2 7種線路pattern對特性阻抗的影響I F*l圖3線路圖案彎曲與特性阻抗Zo的變化JHjI.iw vrwfcf li

3、afiXT| $vlI 1=一 一=Jkjr-圖4實驗用電路圖5是上述實驗所獲得的輻射資料。如下圖7種線路圖案都有長 70mm的直線局部，E與G的線路圖案的頻率為 650850MHz，直線局部長度為 130 mm的；D與F的線路圖案有 頻率為350450MHz，具有較多的輻射。假設(shè)將電路板的誘電率&列入考慮，并且假設(shè)電路板上的光速為時：650 MHz 的波長 匸 277mm ,入 /4 70mm650 MHz的波長 匸514mm ,入/牟130mm依此就可推論線路圖案直線局部與造成輻射最大值的波長兩者的關(guān)連性，也就是說線路圖案直線局部長度較短的A、B、C三線路圖案的輻射較低，相形之下D

4、、E、F的輻射比擬大；凹凸集中的 D、E、F的輻射比凹凸分散的 A、B、C大，G那么無法納入檢討范圍。(A )線路圖案(E)線賂圖案(F)線路罔秦(C)線路圖案(G)線踣圖案(D)線路圖案圖57種線路圖案產(chǎn)生的輻射上述實驗用印刷電路板的阻抗Zo是利用圖6的理論計算公式所獲得的計算結(jié)果，為了量測類似MHz等級電路板實際動作時阻抗值，因此利用圖7所示TDR(Time Domain Refrectometer)量測器檢測電路板的阻抗。TDR的動作原理是捕捉電波或是超音波撞擊物體后反彈的信號(echo)再將時差強(qiáng)弱圖像畫，依此量測結(jié)果如圖8所示。由圖可歸納以下三項結(jié)論：(1) .編號G的線路圖案除外，

5、其它線路圖案的阻值 Zo并無明顯差異。(2) .編號C、D的線路圖案，輸入端子正前方如果有凹凸時，其附近的阻值Zo很高。(3) .編號G的線路圖案特性極差。必需注意的是包含編號 G的線路圖案再內(nèi)，線路圖案的物理長度物理長度皆為290mm(b)sirip line羅糠層 (議電率6 )圖6板上的線路圖案種類電路量測系統(tǒng)需地嚴(yán)板(b)量測齟抗液珞的方法絳端為髙陰抗絡(luò)端為低阻抗圖7電路板的線路圖案特性阻抗量測系統(tǒng)(a)A. K, C線胳圖案的量測結(jié)果(b)& D、E、F線路圖案的量測結(jié)果5"線路圖案的量測結(jié)果圖8 7種線路圖案利用TDR量測的特性阻抗值相較之下電氣長度亦即330 -

6、 152 = 178mm幾乎成一定值。由以上結(jié)論出 現(xiàn)以下兩個疑問：(1). 一般都認(rèn)為電氣長度與物理長度，可是線路圖案彎曲次數(shù)亦即凹凸 次數(shù)與長度的關(guān)系為何？ (2).半導(dǎo)體廠商對阻值Zo的誤差量一般都設(shè)為土 10%上述實驗證明事實上誤差量可低于土 5%不過半導(dǎo)體廠商將來要如何定義輸入阻值？有關(guān)第(1)項的質(zhì)疑例如圖8所示線路不規(guī)那么為，圖案全長為L時：L=；.'二 2.-的關(guān)系會成立，式中的1 ；： 二亦即信號行進(jìn)橫向合計尺寸與線路不規(guī)那么 n 無關(guān)，也就是說必需抑制L的，如此一來為了增加 必需減少,因此圖 9的線路不規(guī)那么次數(shù)越多，圖案的'必需設(shè)法使它變得更小，然而圖 8的不規(guī)那么線路卻未發(fā)生L阻抗成份，且圖的信號未依照Q i 二a :路徑行進(jìn)， 卻由"一一=' 蘋'路徑行進(jìn)，主要原因由如圖10的說明便可獲得合理的 解釋。接收端H= *、與圖 金相同。假設(shè)粧考慮砂兩端時就曹産生阻抗L jIfiiti卑臺愼兩端