PCB-Neuigkeiten - Wie lange die Leitung auf der Leiterplatte die Übertragungsleitung ist

Übertragungsleitung ist definiert als eine Signalleitung mit Signalrückfluss (bestehend aus zwei Drähten einer bestimmten Länge, einer ist Signalübertragungsweg und der andere ist Signalrücklaufweg). Die gemeinsame Übertragungsleitung ist die Leitung auf unserer Leiterplatte. Also, wie lang ist die Übertragungsleitung auf der Leiterplatte?

Wie lang ist die Übertragungsleitung auf der Leiterplatte?

Dies hängt mit der Signalausbreitungsgeschwindigkeit zusammen, die 6in/ns im Kupferdraht auf der FR4-Platte ist. Einfach ausgedrückt, solange die Rundlaufzeit des Signals auf der Schaltung größer als die Anstiegszeit des Signals ist, sollte die Schaltung auf der Leiterplatte als Übertragungsleitung behandelt werden.

Mal sehen, was passiert, wenn das Signal über eine lange Linie reist. Angenommen, es gibt eine 60-Zoll-PCB-Verkabelung, wie in Abbildung 1 gezeigt. Der Rückweg ist die Masseebene der inneren Schicht der Leiterplatte in der Nähe der Signalleitung, und die Straße zwischen der Signalleitung und der Masseebene ist am anderen Ende offen.

Es dauert 10ns, bis Signale an das Ende der Leitung übertragen werden und weitere 10ns an das Quellende zurückgegeben werden. Daher beträgt die gesamte Hin- und Rückfahrt 20ns. Wenn der Signalrundweg oben eine normale Stromschleife ist, sollte es keinen Strom auf dem Rückweg geben, da er am Ende offen ist. Aber das ist nicht der Fall. Der Rückweg hat am Anfang des Signals einen Strom.

Fügen Sie ein Signal mit einer Anstiegszeit von 1ns zu diesem Abschnitt der Linie hinzu. In der ersten 1ns Zeit geht das Signal nur 6 Zoll auf die Rückleitung. Wir wissen nicht, ob das Ende offen oder kurz ist. Wenn der Signalrundweg als gewöhnliche Stromschleife betrachtet wird, gibt es einen Widerspruch, also muss er als Übertragungsleitung behandelt werden.

Tatsächlich gibt es parasitäre Kapazität zwischen der Signalleitung und der Ebene der Rückkehr zur Erde. Wenn sich das Signal vorwärts ausbreitet, bleibt die Spannung an Punkt A konstant. Für die parasitäre Kapazität bedeutet die wechselnde Spannung, dass ein Strom erzeugt wird, in der Richtung, die durch die gepunktete Linie angezeigt wird. Somit ist die wahrgenommene Impedanz des Signals die Impedanz, die durch die Kapazität dargestellt wird, und die parasitäre Kapazität bildet den Weg des Stromrückflusses. An jedem Punkt, an dem das Signal vorwärts reist, erfährt es eine Impedanz, die durch die variierende Spannung verursacht wird, die auf die parasitäre Kapazität angewendet wird, oft als transiente Impedanz der Übertragungsleitung bezeichnet.

Wenn das Signal das entfernte Ende erreicht, steigt die Spannung des entfernten Endes auf die Endspannung des Signals an, und die Spannung ändert sich nicht. Parasitische Kapazität existiert noch, aber ohne Spannungsänderungen entspricht die Kapazität einem offenen Stromkreis, der dem DC-Fall entspricht.

Daher verhält sich der Signalpfad kurzfristig anders als langfristig, und in der anfänglichen kurzen Zeit ist das Verhalten die Übertragungsleitung. Selbst wenn das andere Ende der Übertragungsleitung offen ist, verhält sich der vordere Abschnitt der Übertragungsleitung wie ein endlicher Widerstand während des Signalsprungs.

Wissenserweiterung: Impedanz der Übertragungsleitung

Um ein paar Begriffe zu verdeutlichen, sehen wir oft Impedanz, charakteristische Impedanz, momentane Impedanz, streng genommen, sie sind unterschiedlich, aber dennoch sind sie immer noch die grundlegende Definition von Impedanz:

Die Eingangsimpedanz des Anfangs der Übertragungsleitung wird als Impedanz bezeichnet. Die momentane Impedanz, auf die das Signal jederzeit trifft, wird als momentane Impedanz bezeichnet. Wenn die Übertragungsleitung eine konstante momentane Impedanz hat, wird sie die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung genannt. Charakteristische Impedanz beschreibt die transiente Impedanz eines Signals, während es entlang einer Übertragungsleitung reist, was ein Hauptfaktor ist, der die Signalintegrität in einer Übertragungsleitungsschaltung beeinflusst.

Sofern nicht anders angegeben, wird die charakteristische Impedanz im Allgemeinen als Übertragungsleitungsimpedanz bezeichnet.