PCB設(shè)計(jì)中的阻抗匹配與0歐電阻

印刷電路板設(shè)計(jì)中的阻抗匹配和0 歐電阻
1.阻抗匹配阻抗匹配是指信號源或傳輸線與負(fù)載之間的合適匹配模式。根據(jù)接入方式，阻抗匹配有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。根據(jù)信號源的頻率阻抗匹配，可分為低頻和高頻。
(1)高頻信號一般采用串聯(lián)阻抗匹配。串聯(lián)電阻的阻值為20-75，與信號頻率成正比，與PCB走線寬度成反比。在嵌入式系統(tǒng)中，當(dāng)頻率大于20M，PCB走線長度大于5cm時(shí)，通常會(huì)加入串聯(lián)匹配電阻，如系統(tǒng)中的時(shí)鐘信號、數(shù)據(jù)和地址總線信號等。串聯(lián)匹配電阻有兩個(gè)功能：
減少高頻噪聲和邊沿過沖。如果信號的邊沿非常陡峭，則包含大量高頻成分，會(huì)輻射干擾。另外，容易產(chǎn)生超調(diào)。串聯(lián)電阻、信號線分布電容和負(fù)載輸入電容構(gòu)成一個(gè)RC電路，會(huì)降低信號邊沿的陡度。
減少高頻反射和自激振蕩。當(dāng)信號的頻率很高時(shí)，信號的波長很短。當(dāng)波長與傳輸線長度相當(dāng)時(shí)，當(dāng)反射信號疊加在原始信號上時(shí)，原始信號的形狀會(huì)發(fā)生變化。如果傳輸線的特征阻抗不等于負(fù)載阻抗(即不匹配)，負(fù)載端將發(fā)生反射，導(dǎo)致自激振蕩。PCB內(nèi)布線的低頻信號可以直接通信，一般不需要增加串聯(lián)匹配電阻。
(2)并聯(lián)阻抗匹配，也稱“終端阻抗匹配”，一般用于輸入/輸出接口，主要指與傳輸電纜的阻抗匹配。例如LVDS和RS422/485使用五種類型的雙絞線，輸入匹配電阻為100-120；視頻信號同軸電纜的匹配電阻為75或50，篇平電纜的匹配電阻為300。并聯(lián)匹配電阻的阻值與傳輸電纜的介質(zhì)有關(guān)，與長度無關(guān)。其主要作用是防止信號反射，減少自激振蕩。
值得一提的是，阻抗匹配可以提高系統(tǒng)的EMI性能。除了串/并聯(lián)電阻，變壓器也可以用于阻抗變換，如以太網(wǎng)接口和CAN總線。
2.0 歐電阻的作用(1)最簡單的辦法就是把它當(dāng)作跳線，如果不使用某一條線，可以直接不焊接電阻(不影響外觀)。
(2)當(dāng)匹配電路參數(shù)不確定時(shí)，用0 歐代替，實(shí)際調(diào)試時(shí)，確定參數(shù)，用特定值的元器件代替。
(3)如果要測量某些電路的工作電流，可以去掉0 歐電阻，接上電流表，方便測量電流。
(4)接線時(shí)，如果不能擴(kuò)散，也可以加一個(gè)0 歐的電阻，起到橋接作用。
(5)在高頻信號網(wǎng)絡(luò)中，它充當(dāng)電感或電容(起阻抗匹配的作用，0 歐電阻也有阻抗！)。當(dāng)充當(dāng)電感時(shí)，主要解決EMC問題。
(6)單點(diǎn)接地，例如模擬接地和數(shù)字接地的單點(diǎn)對接和接地。
(7)配置電路可以代替跳線和dip開關(guān)。有時(shí)用戶會(huì)篡改設(shè)置，容易造成誤解。為了降低維護(hù)成本，應(yīng)使用0 歐電阻代替跳線電阻焊接在電路板上。
(8)對于系統(tǒng)調(diào)試，比如將系統(tǒng)分成幾個(gè)模塊，模塊之間的電源和地之間用0 歐電阻隔開。當(dāng)在調(diào)試階段找到電源或地短路時(shí)，可以通過移除0 歐電阻來縮小搜索范圍。
以上功能也可以用“磁珠”代替。0 歐電阻和磁珠功能相似，但有本質(zhì)區(qū)別。前者具有阻抗特性，后者具有電感阻抗特性。磁珠一般用于電源和接地網(wǎng)，有濾波作用。
1.如果是手工焊接，就要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。首先，焊接前目視檢查印刷電路板，用萬用表檢查關(guān)鍵電路(尤其是電源和接地)是否短路；其次，每次焊接芯片時(shí)，用萬用表測量電源和接地是否短路；另外，焊接時(shí)不要扔烙鐵。如果焊錫扔在芯片的焊針上(尤其是表面貼裝元器件)，不容易找到。
2.打開電腦上的PCB圖，點(diǎn)亮短路網(wǎng)絡(luò)，看看哪里最近，最容易連在一起。特別注意IC內(nèi)部短路。
3.發(fā)現(xiàn)短路。把一塊板拿到割線(特別適合單層/雙層板)，然后割線，把每個(gè)部分的功能塊分開上電，把一部分從另一部分中排除。
4.使用短路定位分析儀，如新加坡，的Proteq  CB  2000短路跟蹤器、靈智，的QT50短路跟蹤器、英國，的香港，寶麗通OHM  950多層短路檢測器等。
5.如果有BGA芯片，由于所有焊點(diǎn)都被芯片覆蓋不可見，而且是多層板(4層以上)，所以最好在設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)芯片的電源分開，用磁珠或0-歐電阻連接。這樣，當(dāng)電源和地短路出現(xiàn)時(shí)，通過斷開磁珠很容易定位到達(dá)某個(gè)芯片。因?yàn)锽GA焊接難度很大，如果不是機(jī)器自動(dòng)焊接，兩個(gè)焊球，相鄰的電源和地，一不小心就會(huì)短路。
6.焊接小型表面貼裝電容時(shí)必須小心，尤其是電源濾波電容(103或104)，數(shù)量大，容易引起電源和地短路。當(dāng)然，有時(shí)當(dāng)你運(yùn)氣不好時(shí)，你會(huì)遇到電容本身短路的情況，所以最好的方法是在焊接前檢查電容。