Ādas efekts ir viena no vissvarīgākajām fiziskajām parādībām augstfrekvences PCB signālu pārraidē. Tas pilnībā maina strāvas sadales modeli vara folijas maršrutēšanā, tieši ietekmējot ķēdes zudumus, pretestības stabilitāti un signāla integritāti. Tas ir galvenais faktors, kas rūpīgi jākontrolē augstfrekvences -PCB projektēšanā.
Ādas iedarbības galvenais fiziskais mehānisms
Pamata definīcija: ja maiņstrāva izplatās vadītājā, to ietekmē elektromagnētiskā indukcija, un strāva koncentrēsies uz vadītāja virsmu, un strāva gandrīz neiet cauri vadītāja centrālajai zonai.
Spēcīgā korelācija starp frekvenci un ādas dziļumu: jo augstāka frekvence, jo plānāks ir "ādas slānis", kurā uzkrājas strāva. Kā piemēru ņemot vara vadus, 100 MHz signāla apvalka dziļums ir aptuveni 6,6 μm, savukārt parastās PCB 1 unces vara folijas kopējais biezums sasniedz 35 μm. Augstas frekvences strāva tiek pārraidīta tikai ļoti plānā vara folijas virsmas zonā, un lielākā daļa vara folijas iekšējās zonas ir dīkstāvē.
Atsauce uz vara apvalka dziļumu dažādās frekvencēs: 0,1175 collas pie 10 Hz, 0,027 collas pie 10 kHz, 0,0027 collas pie 10 MHz un tikai 0,00027 collas pie 10 GHz.
Īpašā ietekme uz augstfrekvences PCB ķēžu veiktspēju
Ievērojami palielinās vadītāja maiņstrāvas zudums: ir ievērojami samazināts efektīvais vadošais šķērsgriezuma -strāvas laukums, ievērojami palielinās vadu maiņstrāvas pretestība, un signāla pārraides laikā vairāk enerģijas tiek pārvērsts siltumenerģijā, kā rezultātā tiek nepārtraukti vājināta augstas-frekvences signāla amplitūda un viegli rodas kļūdas{2} uztveršanas galā pēc liela attāluma.
Zemas-frekvences līnijas platuma dizaina loģikas sagraušana: līnijas platuma dubultošana, elektroinstalācijas šķērsgriezuma laukuma dubultošana-un līdzstrāvas pretestības samazināšana uz pusi zemas-frekvences scenārijos; Tomēr ādas efekta ietekmē ievērojami samazinās efektīvā vadošā laukuma atšķirība starp platām un šaurām pēdām, un pretestības samazināšanās ir niecīga. Akli paplašinātās pēdas nevar lineāri uzlabot strāvas nestspēju, kā arī izšķērdēs izkārtojuma vietu.
Impedances svārstību un papildu starojuma izraisīšana: pēkšņas stieples platuma un pārtrauktu stūru maiņas gadījumā tiks traucēta ādas strāvas sadale, kā rezultātā rodas papildu virpuļstrāvas zudumi, vienlaikus iznīcinot pārvades līnijas pretestības nepārtrauktību, izraisot signāla atstarošanu un uzlabojot nevajadzīgo elektromagnētisko starojumu.
Diferenciālā signāla atcelšanas efekta pārtraukšana: ādas efekts uzlabos viena vada elektromagnētisko starojumu. Ja diviem diferenciālā pāra vadiem ir atšķirīgs līniju platums, abu signālu zudums un fāze uzrādīs ievērojamas novirzes, un elektromagnētiskā starojuma atcelšanas efekts, kas sākotnēji tika sasniegts ar simetrisku dizainu, tiks ievērojami samazināts.
Mērķtiecīgs optimizācijas virziens augstfrekvences PCB dizainā
Dodiet priekšroku biezu vara lokšņu izmantošanai: augstas{0}}frekvences un lielas strāvas scenārijos, izmantojot 2 unces un 3 unces biezas vara loksnes ar standarta līniju platumu, tiek nodrošināta labāka elektriskā veiktspēja nekā 1 unce plāna vara ar īpaši platu vadu. Tas var ievērojami palielināt ādas slāņa efektīvo vadošo laukumu un samazināt maiņstrāvas pretestību, vienlaikus ietaupot izkārtojuma vietu.
Stingri kontrolējiet elektroinstalācijas ģeometrisko precizitāti: nosakiet augstas-precizitātes kodināšanas specifikācijas, kontrolējiet kopējo līnijas platuma kļūdu +/-0,0007 collu robežās, izmantojiet 45 grādu leņķi vai loka pāreju vadu stūriem, izvairieties no pēkšņām līnijas platuma izmaiņām krasas sašaurināšanās dēļ un nodrošiniet nepārtrauktu un vienmērīgu visas vadu daļas platumu.
Optimizējiet vadu virsmas stāvokli: izmantojiet zemas raupjuma vara folijas virsmas apstrādi, lai izvairītos no tradicionālās raupjās vara zobu struktūras, kas pagarina augstfrekvences elektronu pārraides ceļu un samazina enerģijas zudumus, ko izraisa mikroberze.
Diferenciālā elektroinstalācija ir stingri simetriska: nodrošina, ka divu vadu diferenciālā pāra līnijas platums, garums un apkārtējā vara vide ir pilnīgi konsekventa, līnijas platuma pielaide tiek kontrolēta ļoti mazā diapazonā, saglabājot abu signālu zudumu un fāzes sinhronizāciju un nodrošinot diferenciāļa atcelšanas efektu.