Odos efektas yra vienas iš pagrindinių fizinių reiškinių perduodant aukšto dažnio PCB signalą. Tai visiškai pakeičia srovės paskirstymo modelį vario folijos maršrute, tiesiogiai paveikdamas grandinės praradimą, varžos stabilumą ir signalo vientisumą. Tai yra pagrindinis veiksnys, kuris turi būti kruopščiai kontroliuojamas kuriant aukšto-dažnio PCB.
Pagrindinis fizinis odos poveikio mechanizmas
Pagrindinis apibrėžimas: Kai laidininke sklinda kintamoji srovė, ją veikia elektromagnetinė indukcija, o srovė susikoncentruos laidininko paviršiuje, o srovė beveik nepraeis per centrinę laidininko sritį.
Stiprus dažnio ir odos gylio ryšys: kuo didesnis dažnis, tuo plonesnis yra „odos sluoksnis“, kuriame kaupiasi srovė. Pavyzdžiui, varinius laidininkus, 100 MHz signalo gylis yra apie 6,6 μm, o bendras įprastos PCB 1oz varinės folijos storis siekia 35 μm. Aukšto dažnio srovė perduodama tik itin ploname varinės folijos paviršiaus plote, o didžioji dauguma varinės folijos vidinio ploto yra tuščiosios eigos.
Nuoroda į vario odos gylį skirtingais dažniais: 0,1175 colio esant 10 Hz, 0,027 colio esant 10 kHz, 0,0027 colio esant 10 MHz ir tik 0,00027 colio esant 10 GHz.
Specifinis poveikis aukšto dažnio PCB grandinių veikimui
Žymiai didėjantys laidininko kintamosios srovės nuostoliai: labai sumažėja efektyvus laidžios srovės skerspjūvio
Sugriauti žemo-dažnio linijos pločio logiką: padvigubinti linijos plotį, padvigubinti laidų skerspjūvio plotą-ir perpus sumažinti nuolatinės srovės varžą žemo-dažnio scenarijuose; Tačiau dėl odos efekto efektyvaus laidžiojo ploto skirtumas tarp plačių ir siaurų pėdsakų žymiai sumažėja, o pasipriešinimo sumažėjimas yra nereikšmingas. Aklinai platėjantys pėdsakai negali tiesiškai pagerinti srovės keliamosios galios, taip pat eikvoja vietos išdėstymui.
Varžos svyravimų ir papildomos spinduliuotės suaktyvinimas: staigiai pasikeitus laido pločiui ir nenutrūkstamiems kampams, sutrinka odos srovės pasiskirstymas, dėl to atsiranda papildomų sūkurinių srovių nuostolių, o perdavimo linijos varžos tęstinumas sugriaunamas, signalo atspindys ir padidinamas nereikalingas elektromagnetinis spinduliavimas.
Skirtingo signalo panaikinimo poveikio sutrikdymas: odos efektas sustiprins vieno laido elektromagnetinę spinduliuotę. Jei du diferencialinės poros laidai turi skirtingą linijų plotį, dviejų signalų praradimas ir fazė parodys didelius nuokrypius, o elektromagnetinės spinduliuotės panaikinimo efektas, iš pradžių pasiektas naudojant simetrišką dizainą, bus labai sumažintas.
Tikslinė optimizavimo kryptis aukšto dažnio PCB projekte
Pirmenybę teikite storo vario lakštų naudojimui: esant aukšto-dažnio ir didelės srovės scenarijui, naudojant 2 uncijos ir 3 uncijos storio vario lakštus su standartinio pločio linija, užtikrinamas geresnis elektrinis veikimas nei 1 uncijos plono vario su itin plačiu laidu. Tai gali žymiai padidinti efektyvų laidų odos sluoksnio plotą ir sumažinti kintamosios srovės varžą, tuo pačiu sutaupant vietos išdėstymui.
Griežtai valdykite geometrinį laidų tikslumą: nustatykite aukšto-tikslumo ėsdinimo specifikacijas, valdykite bendrą linijos pločio paklaidą +/-0,0007 colių ribose, naudokite 45 laipsnių kampą arba lanko perėjimą laidų kampams, venkite staigių linijos pločio pokyčių dėl staigių susiaurėjimų ir užtikrinkite nenutrūkstamą ir sklandų visos laidų dalies plotį.
Optimizuokite laidų paviršiaus būklę: naudokite mažo šiurkštumo vario folijos paviršiaus apdorojimą, kad išvengtumėte tradicinės šiurkščios varinės danties struktūros, kuri pailgintų aukšto{0}}dažnio elektronų perdavimo kelią ir sumažintumėte energijos nuostolius, atsirandančius dėl mikro trinties.
Diferencialinė instaliacija yra griežtai simetriška: užtikrinama, kad dviejų laidų diferencialinės poros linijos plotis, ilgis ir aplinkinė varinė aplinka būtų visiškai vienodi, linijos pločio tolerancija kontroliuojama labai mažame diapazone, išlaikant dviejų signalų praradimą ir fazių sinchronizavimą bei užtikrinantį skirtumo panaikinimo efektą.