Guide de conception de束 coaxial extrêmement fin à haute vitesse : matching d'impédance et intégrité du signal

Dans la conception de transmission de signaux à haute vitesse, le câble coaxial extrêmement fin (Micro Coaxial Cable) est largement utilisé en raison de ses excellentes propriétés de blindage et de la cohérence de l'impédance, dans les modules de caméra, les modules d'affichage, la communication 5G et les systèmes de connexions à haute vitesse. Cependant, le non-concordance de l'impédance est un risque latent souvent négligé dans cette application. Non seulement cela affecte l'intégrité du signal, mais cela peut également entraîner des anomalies de communication du système ou même une défaillance complète.
Cet article analysera les conséquences, les causes et les stratégies de résolution des problèmes de mismatch d'impédance sous trois aspects, aidant ainsi les ingénieurs à améliorer la fiabilité de la conception des câbles à haute vitesse.

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Les principaux effets du mauvais ajustement de l'impédance

L'impédance non continue a des effets multiples sur les signaux à haute vitesse. D'abord, les réflexions de signal et la fermeture de l'œil du signal causent la déformation des formes d'onde, en particulier pour les interfaces à haute vitesse telles que MIPI D-PHY, LVDS, USB 3.x et DisplayPort. Deuxièmement, le non-concordance de l'impédance aggrave les problèmes d'EMI/EMC, les interférences communes et les interférences croisées dans les câbles multicôres sont amplifiées, affectant la compatibilité électromagnétique du système. Enfin, cela cause également des retards de transmission et une attenuation de l'amplitude, le temps d'arrivée des signaux n'étant pas uniforme (skew), ce qui peut entraîner des déformations d'image ou des trames d'images incorrectes, ce qui est particulièrement visible dans les applications de caméras à haute vitesse ou d'affichage.

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Deuxième partie : Les causes courantes du mauvais ajustement de l'impédance

L'immédiateté des erreurs de non-concordance de l'impédance provient généralement des étapes de conception et d'assemblage. D'abord, une conception inappropriée de la structure coaxiale, telle que les écarts de diamètre du conducteur, de l'épaisseur du milieu de transmission ou de la densité de blindage, modifie directement l'impédance caractéristique. Ensuite, les erreurs d'usinage et d'assemblage, telles que le vissage, le soudage ou l'abrasion excessive, peuvent également briser la cohérence géométrique. De plus, le mauvais choix du connecteur, certains connecteurs microscopiques (comme les séries Hirose, I-PEX) nécessitent des tolérances d'impédance élevées. Enfin, les défauts de conception du réseau de mise en correspondance du PCB, tels que la résistance terminale imprécise ou une transition de piste insuffisante, peuvent également entraîner une discontinuité d'impédance globale.

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Trois, stratégies efficaces de correspondance de l'impédance

Pour résoudre le problème de mismatch d'impédance, il est nécessaire d'optimiser tout le processus de conception à la phase de test. D'abord, maintenir la cohérence de la structure du câble, contrôler strictement les dimensions des conducteurs, des matériaux diélectriques et du blindage, et vérifier la continuité de l'impédance à l'étape d'échantillonnage par le test TDR. Deuxièmement, choisir des connecteurs de haute précision correspondants, optimiser la longueur de raccordement et la profondeur de pincement, et utiliser la structure de soudure en gradins si nécessaire. Troisièmement, sur la carte PCB, contrôler la largeur des voies, l'épaisseur du matériau diélectrique et l'écartement différentiel pour réaliser une impédance identique au câble, et ajouter des résistances de terminaison de match. Enfin, réduire les interférences communes par le blindage en plusieurs couches, le接地 en 360° et la validation du cycle de test, pour assurer l'intégrité du signal.

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L'ajustement de l'impédance est une mesure clé pour la transmission rapide des faisceaux coaxiaux extrêmement fins. Grâce au contrôle de la structure, à l'optimisation des connecteurs et des terminaisons, à la conception de correspondance du PCB et à la vérification complète du processus, les ingénieurs peuvent efficacement éviter les déformations des signaux et les problèmes d'EMI, garantissant ainsi la fiabilité et la stabilité des systèmes de connexions rapides à la source, et fournissant suffisamment de marge de sécurité pour la production en série des produits.

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