Высокоскоростные печатные платы. Примеры применения правил сохранения целостности электрических сигналов и электропитания

Учитывая спад АЧХ RC фильтра нижних частот первого порядка, равный -20дБ/декада (в 10 раз при изменении частоты в 10 раз), можно оценить, что при частоте среза АЧХ с границами 500—1500 МГц по уровню -3дБ линия передачи может пропускать полосу частот до значения около 10 ГГц с заданным ослаблением -15дБ (в 6 раз).

Время нарастания/спада прямоугольного импульса

определяется из выражения

F

= 0,35/t

и составит:

– 660 пс (для полосы пропускания с верхней границей на частоте 500 МГц) – стандартный FR-4, длина линии передачи 10 см,

– 230 пс (для полосы пропускания с верхней границей на частоте 1500 МГц) – высококачественный диэлектрик с меньшими потерями,

– 140 пс (для полосы пропускания с верхней границей на частоте 2500 МГц) – стандартный FR-4 – длина линии передачи уменьшена до 2 см.

Собственная частота резонанса несогласованного сегмента линии передачи

Определим собственную частоту резонанса прямой линии передачи длиной L=10 см.

F

= V/4L = 1,66х10

/ 0,4 = 415 МГц

Где L – длина линии передачи, равная четверти длины волны ?

? = 4l = 0,4 м

Результаты расчета

Расчетным путем определены основные параметры однородной микрополосковой линии передачи длиной 10 см выполненной в печатной плате с диэлектриком

FR-4 с электрической проницаемостью равной 4, а именно:

– собственная частота резонанса 415 МГц,

– минимальная верхняя граница полосы частот 530 МГц,

– максимальная частота сигнала меандр не менее 100 МГц,

– минимальное время нарастания/спада прямоугольного импульса 660 пс.

Определение параметров линий передачи в среде моделирования/анализа HyperLynx SI/PI Mentor (A Siemens Business)

Выбор IBIS моделей передатчика и приемника сигнала

Точность моделирования определяется достоверностью IBIS модели драйвера и приемника тракта передачи данных.

Выбор IBIS модели передатчика и приемника для анализа характеристик тракта передачи должен определяться конкретными микросхемами, используемыми в электрической схеме.

Можно разработать собственную IBIS модель для отдельного драйвера, источника или целой микросхемы, используя справочные характеристики. Такой подход потребует времени и наличия опыта.