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阻抗连续性,如果这样理解......

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发表于 2016-1-25 20:33:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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阻抗连续是一个广义概念,它不仅仅指电学的电传输路径,也包括产品结构的力流路径、风道的通风路径等。其基本要求是路径阻抗尽量保持一致,如果不得不有阻抗变换的情况,则须采取缓变过渡的设计形式(图1)。

对于一个电路布线(图2),如果出现了急性过渡,则在急性过渡的两侧各取一小段dx的长度,其阻抗分别为R和r,同样材质的情况下,根据电阻的计算公式R=ρ*L / S,截面积大的电阻小,因此细的一段阻抗大为R,粗的一段阻抗小为r。当导线上通过电流I,则分别在R和r上产生热量为PR=I2R,Pr=I2r,因此PR>Pr,则两段的发热也不一样,温升也就会产生微小的差别,紧邻的两段导体,在温度不同时,将会在电场和温升的双重作用下,细端R段的导电载流子将会发生移动,而形成更多的空穴,载流子的减少导致电阻更加增大,于是形成一个R↑→PR↑→温度T↑→载流子移动→R↑ 这样一个周而复始的正反馈过程,越来越加速,导致到现在过渡点的烧毁。电炉丝与电线接头处的烧断、PCB板上布线过流时,并不是整条线全部烧毁,而是某一小段烧毁,均可形象的说明此问题。常见的一种失效现象,导线受到ESD损伤(图3),在线缆上形成某个局部的损伤不能再导电,(图3)中的椭圆,于是,在损伤点的两侧与损伤点之间,就形成了一个阻抗机型过渡的环境,最后在这个过渡点发生如上的反应过程,最后在损伤处烧断,烧断后的表现现象为为过电应力热损伤(EOS,Electrical Over Stress),但其实质为ESD(Electro-Static discharge)静电损伤引起,常见的器件失效分析中,“疑似ESD损伤”的结论大都基于此。

在嵌入式系统的结构设计方面,结构上的急性过渡,会导致出现应力集中点(图4),在力的传递过程中,在急性过渡点的两侧,力流路径的过渡,会将较宽一侧的多余部分所受到的力,全部集中于过渡的部位,从而导致此处成为故障点,在右侧加一个向下压的力时,在过渡处最先出现裂纹断开。
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