PCB-Neuigkeiten - Grundlegende Eigenschaften der charakteristischen Impedanz

Die grundlegenden Eigenschaften der charakteristischen Impedanz in High-Speed PCB Design
In Hochgeschwindigkeits-PCB design, Die charakteristische Impedanz steuerbarer Impedanzplatten und -leitungen ist eines der wichtigsten und häufigsten Probleme. Verstehen Sie zuerst die Definition einer Übertragungsleitung: Eine Übertragungsleitung besteht aus zwei Leitern mit einer bestimmten Länge, und ein Leiter wird verwendet, um ein Signal zu senden.

The other is used to receive signals (remember the concept of "loop" instead of "ground"). In einer Mehrschichtplatte, jede Leitung ist ein Bestandteil der Übertragungsleitung, und die angrenzende Bezugsebene kann als zweite Linie oder Schleife verwendet werden. Der Schlüssel zu einer "guten Leistung"-Übertragungsleitung besteht darin, ihre charakteristische Impedanz während der gesamten Leitung konstant zu halten..

Der Schlüssel zum Leiterplatte Eine "steuerbare Impedanzkarte" zu werden bedeutet, dass die charakteristische Impedanz aller Schaltungen einen bestimmten Wert erfüllt, normalerweise zwischen 25-Ohm und 70-Ohm. In einer mehrschichtigen Leiterplatte, Der Schlüssel zu guter Übertragungsleitungsleistung besteht darin, seine charakteristische Impedanz während der gesamten Leitung konstant zu halten..

Aber was genau ist die charakteristische Impedanz? Der einfachste Weg, die charakteristische Impedanz zu verstehen, besteht darin, zu sehen, was das Signal während der Übertragung trifft. Beim Fahren entlang einer Übertragungsleitung mit demselben Querschnitt, Dies ist ähnlich der Mikrowellenübertragung in Abbildung 1. Angenommen, eine Spannungsschrittwelle von 1 Volt wird dieser Übertragungsleitung hinzugefügt. Zum Beispiel, a 1 volt battery is connected to the front end of the transmission line (it is located between the transmission line and the loop). Einmal verbunden, Das Spannungswellensignal bewegt sich entlang der Linie mit Lichtgeschwindigkeit. Vermehrung, seine Geschwindigkeit ist normalerweise etwa 6 Zoll/Nanosekunde. Natürlich, Dieses Signal ist tatsächlich die Spannungsdifferenz zwischen der Übertragungsleitung und der Schleife, und es kann von jedem Punkt der Übertragungsleitung und dem angrenzenden Punkt der Schleife gemessen werden. Abb. 2 ist ein schematisches Diagramm der Übertragung des Spannungssignals.

Zens Methode besteht darin, zuerst "ein Signal zu erzeugen" und es dann entlang dieser Übertragungsleitung mit einer Geschwindigkeit von 6 Zoll pro Nanosekunde zu verbreiten. Die erste 0.01 Nanosekunden Fortschritte 0.06 Zoll. Zur Zeit, die sendende Leitung hat überschüssige positive Ladung, und die Schleife hat überschüssige negative Ladung. Es ist die Differenz zwischen diesen beiden Arten von Ladungen, die die 1-Volt-Spannungsdifferenz zwischen den beiden Leitern beibehält. Und diese beiden Leiter bilden einen Kondensator.

In der nächsten 0.01 Nanosekunde, um die Spannung eines 0 einzustellen.06 Zoll Übertragungsleitung von 0 bis 1 Volt, Es ist notwendig, eine positive Ladung zur Sendeleitung und eine negative Ladung zur Empfangsleitung hinzuzufügen. Für jede 0.06 Zoll Bewegung, mehr positive Ladung muss auf die Übertragungsleitung addiert werden, und mehr negative Ladung muss der Schleife hinzugefügt werden. Alle 0.01 Nanosekunden, ein anderer Abschnitt der Übertragungsleitung muss belastet werden, und dann beginnt sich das Signal entlang dieses Abschnitts zu verbreiten. Die Ladung kommt von der Batterie am vorderen Ende der Übertragungsleitung. Bei der Bewegung entlang dieser Linie, es lädt den kontinuierlichen Teil der Übertragungsleitung, Dadurch entsteht eine Spannungsdifferenz von 1 Volt zwischen der Übertragungsleitung und der Schleife. Alle 0.01 Nanosekunde des Fortschritts, some charge (±Q) is obtained from the battery, and the constant amount of electricity (±Q) flowing out of the battery in a constant time interval (±t) is a constant current. Der negative Strom, der in die Schleife fließt, ist tatsächlich derselbe wie der positive Strom, der aus der Schleife fließt, und es ist gerade am vorderen Ende der Signalwelle. Der Wechselstrom fließt durch den Kondensator, der von den oberen und unteren Leitungen gebildet wird, um den gesamten Zyklus zu beenden.

Line impedance

For batteries, wenn sich das Signal entlang der Übertragungsleitung ausbreitet, die kontinuierliche 0.06 Zoll Übertragungsleitungssegment wird jedes 0 Zoll geladen.01 Nanosekunden. Wenn ein konstanter Strom von der Stromversorgung erhalten wird, die Übertragungsleitung sieht aus wie eine Impedanz, und sein Impedanzwert ist konstant, die als "Stoßimpedanz" der Übertragungsleitung bezeichnet werden kann.

Ähnlich, wenn sich das Signal entlang der Leitung ausbreitet, vor dem nächsten Schritt, innerhalb von 0.01 Nanosekunden, welcher Strom die Spannung dieses Schrittes auf 1 Volt erhöhen kann? Dies beinhaltet das Konzept der momentanen Impedanz.

Aus Sicht der Batterie, wenn sich das Signal mit einer stabilen Geschwindigkeit entlang der Übertragungsleitung ausbreitet, und die Übertragungsleitung hat den gleichen Querschnitt, Für jeden Schritt in 0 wird die gleiche Ladung benötigt.01 Nanosekunden zur Erzeugung der gleichen Signalspannung.

Wenn man diese Linie entlang geht, es wird die gleiche momentane Impedanz erzeugen, die als Kennlinie der Übertragungsleitung angesehen wird und als Kennimpedanz bezeichnet wird. Wenn die charakteristische Impedanz des Signals in jedem Schritt des Übertragungsprozesses gleich ist, dann kann die Übertragungsleitung als steuerbare Impedanz-Übertragungsleitung betrachtet werden.

Momentane Impedanz oder charakteristische Impedanz ist sehr wichtig für die Qualität der Signalübertragung. Während des Übertragungsprozesses, wenn die Impedanz des nächsten Schrittes gleich der Impedanz des vorherigen Schrittes ist, die Arbeit kann reibungslos ablaufen, aber wenn sich die Impedanz ändert, einige Probleme auftreten.

Um die beste Signalqualität zu erreichen, Das Konstruktionsziel der internen Verbindung ist es, die Impedanz während des Signalübertragungsprozesses so stabil wie möglich zu halten. Erstens, die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung muss stabil gehalten werden. Daher, Die Herstellung steuerbarer Impedanzplatinen wird immer wichtiger. Darüber hinaus, andere Methoden wie die kürzeste verbleibende Drahtlänge, Endentnahme und ganzer Drahtgebrauch werden auch verwendet, um die Stabilität der momentanen Impedanz in der Signalübertragung aufrechtzuerhalten.