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PCB板走線的直角彎曲在數字設計中表現非常出色

PCB線路板打樣 ? 來源:LONG ? 2019-08-14 11:30 ? 次閱讀

在大多數數字設計中,直角彎曲比上升邊緣小。例如,FR-4中8密耳寬,50W微帶跡線中通過直角彎曲的延遲大約為1微秒。這不到100 psec上升時間的1%。對于這種微小物理尺度的任何物體,集總元件模型應該足夠了。多年前,TC Edwards為微波行業提供了用于直角彎曲的良好集總元件模型(參考文獻1)。這些模型表明直角彎曲有兩個主要影響:輕微的延遲加上一些過剩的集總電容。您可能會想到,當信號穿過直角時,軌跡似乎在拐角處變寬。這個簡單的想法解釋了為什么你會看到角落附近的電容過大(阻抗較低)。

對于FR-4中的8密耳寬,50W微帶傳輸線,多余的集總電容可以達到0.012 pF的。假設您使用100-psec的上升和下降時間,從該電容性不連續處反彈的反射信號的大小是輸入步幅的0.30%(即0.003)。我從這個分析中得出結論,單個角落的反射太小而無法擔心。

有些人擔心傳導電子的傳播速度太快,以至于它們無法繞過方角。也許他們可能會反射或飛向太空。這樣的論證是荒謬的。當然,單個電子以高速移動,但是當它們從原子反彈到原子時,它們的總體漂移速度小于1英寸/秒。你的平均電子會變成某種東西,并在10密耳的長度上改變方向數十億次。電子在拐角處沒有任何問題。

在尖銳的尖角處電場集中是否會產生大量輻射? Hogwash。當一條軌跡圍繞一個角落時,它始終與底層參考平面保持恒定距離。除了在拐角的實際尖端附近的適度擾動之外,從軌跡到平面的電場強度在沿著該軌道的任何點處都不會發生根本變化。確實,直接與拐角相鄰的微觀電場探測器檢測到該場濃度。但是,從更遠的地方進行的測量可以解釋沿著整個軌跡發生的所有事物的平均值,而不僅僅是在拐角處。角落,因為它太小,不會明顯影響遠場輻射。

布局專業人士經常指出,現代布局系統已經完成了所有外角,假設這種圓角消除了方角影響。它沒有。圓角的圓角消除了角落中21%的銅。 Edwards表明,您必須從直角彎曲中去除70%到90%的銅,以中和多余的電容。舍入僅去除所需量的銅的一小部分。圓角直角彎曲在數字設計中運行良好,不是因為它們是圓形的,而是因為角落太小而不會引起嚴重的問題。

今天,只有微波設計師需要擔心直角彎曲。在微波速度下,大約是大多數數字設計的10倍,寄生電容是問題的10倍。此外,微波設計師經常使用大而脂肪,100密耳的痕跡來減少皮膚效應的損失,因此它們的角落電流大10倍。它們也傾向于線性級聯多個階段。級聯總結了每個階段的缺陷,使微波設計對微小缺陷的敏感性提高了約10倍。總的來說,當代微波設計對直角彎曲的敏感度是數字設計的1000倍。

隨著數字設計向更高的速度發展,您最終可能會達到直角彎曲開始變得重要的程度。例如,拐角剛剛開始影響10-Gbps串行連接的設計,并且它們也可以明顯地對某些路由不良的差分對的偏斜做出貢獻。如果你積累了很多角落,就像在蛇形延遲結構中那樣,你可能會開始看到一點額外的延遲。除了這些極端應用之外,直角彎曲仍保持電氣透明。

一些制造工程師抱怨在使用波峰焊設備時使用直角彎頭。他們擔心任意焊球或焊劑會被困在內角。采用回流焊接和良好的焊料掩蔽,都不是問題。關于直角彎道的可制造性,我沒有聽到任何其他可信的負面評論,但我總是很高興聽到其他經驗可能不同的人。

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