PCB-Neuigkeiten - Interpretation und Prüfung der charakteristischen Impedanz

I. Introduction
Abstract und complex digital high-speed logic principles, und wie man Quadratwellensignale in Übertragungsleitungen überträgt, and how to ensure its signal integrity (Signal Integrity), reduce its noise (Noise), Verringerung der Fehlbedienung und anderer beruflicher Ausdrücke, Wenn es einfach sein kann, die Lebensbeispiele der Menschen zu illustrieren, Wenn Sie einen Haufen mathematischer Formeln und schwieriger physikalischer Sprache einbringen, anstatt sich zu bewegen, dann wird die Erleuchtung und der Nutzen für den Anfänger oder den Interventionsberechtigten effektiver sein, wenn es einfacher zu bedienen ist.
Allerdings, viele Studenten, sogar Doktoranden, die Lehrer in Xingtan sind, Ich weiß nicht, ob sie noch nicht wirklich in die Lage gekommen sind.. Oder sie zeigen bewusst, was sie wissen, um die Gebildeten zu erschrecken, Aber sie wissen es nicht, oder sie haben beide Mentalitäten! Es gibt eine große Anzahl von Büchern und Zeitschriftenartikeln auf dem Markt, und die meisten von ihnen sind unerklärlich. Es gibt nur wenige Beispiele. Es lässt die Leute wirklich auf die Blumen im Nebel schauen. Es ist seltsam, es zu verstehen.!

Der Autor erhielt kürzlich ein Briefing über Impedanzsteuerung, das von Nissho HIOKI, einem professionellen elektrischen Prüfunternehmen, zur Verfügung gestellt wurde. Der Inhalt ist auf einen Blick verständlich, was die Menschen lieben lässt. Es ist der Bereich, den der Autor seit langem verfolgt. Unter der überwältigenden Freude erhielt ich die Zustimmung der ursprünglichen Firma "Wen Kong Construction", mit der starken Unterstützung des Vizepräsidenten der Hong Kong Construction Company Liao Fengying, sowie des ursprünglichen Autors Hiroshi Yamazaki und seiner Vorgesetzten. Vielen Dank an Toshihiko Kanai und andere, die diesen Artikel vervollständigen konnten. Und begrüßen Sie alle Senioren und fortgeschrittenen Studenten, um viele ähnliche Informationen zu geben, um den studentischen Lesern zu helfen, und Sie werden sehr gut in der Branche sein.

B. Treat the signal transmission as a hose for watering flowers
2.1 In der Mehrschichtige Leiterplatte Signalleitung des digitalen Systems, wenn das Quadratwellensignal übertragen wird, Es kann als Schlauch vorgestellt werden, um Wasser und Blumen zu senden. Ein Ende wird im Handgriff unter Druck gesetzt, damit es aus der Wassersäule schießt, und das andere Ende ist mit dem Wasserhahn verbunden. Wenn der Druck des Griffrohrs genau richtig ist, und der Bereich der Wassersäule wird korrekt auf die Zielfläche gesprüht, Das Geben und Empfangen wird glücklich sein und die Mission wird erfolgreich abgeschlossen sein. Ist das nicht eine praktische kleine Errungenschaft?

2.2 Jedoch, wenn der Wasserinjektionsprozess zu weit ist, es wird nicht nur das Ziel und Abwasserressourcen leeren, Sie können aber aufgrund des starken Wasserdrucks sogar nirgends entlüften, so dass es von der Quelle zurückprallen und den Schlauch vom Wasserhahn lösen kann! Nicht nur die Mission ist gescheitert, es ist auch eine große Frustration. Es ist so stachelig und voller Bohnenquark!

2.3 umgekehrt, wenn der Griff nicht genug gedrückt wird, um die Reichweite zu eng zu machen, das gewünschte Ergebnis wird immer noch nicht erreicht. Zu viel ist nicht das, was du willst. Nur wenn es richtig ist, kann jeder glücklich sein.

2.4 The above simple details of life can be used to illustrate that square wave signals (Signal) are carried out in multi-layer board transmission lines (Transmission Line, das aus Signalleitungen besteht, dielektrische Schichten, and ground layers). Schnelle Lieferung. Zur Zeit, the transmission line (commonly known as Coaxial Cable, Microstrip Line oder Strip Line, etc.) can be regarded as a hose, und der Druck, der durch das Halterohr ausgeübt wird, ist wie das "Empfangsende" auf dem Brett. (Receiver) The resistor connected in parallel to Gnd is general (it is one of the five terminal technologies, please refer to the article "Development of Embedded Resistors" in the 13th issue of TPCA Proceedings for detailed description), which can be used to adjust its end point Characteristic Impedance (Characteristic Impedance) to match the internal requirements of the receiving end components.

3. Terminal control Technologie of transmission line (Termination)
3.1 Es kann von oben gesehen werden, dass, wenn das "Signal" in der Übertragungsleitung reist und am Endpunkt ankommt, and wants to enter the receiving element (such as CPU or Meomery and other ICs of different sizes) to work, Die "charakteristische Impedanz" der Signalleitung selbst muss mit der internen elektronischen Impedanz des Klemmelements übereinstimmen., damit die Aufgabe nicht vergeblich scheitert. In der Terminologie, es bedeutet, Anweisungen korrekt auszuführen, Störgeräusche reduzieren, und falsche Handlungen vermeiden."Wenn sie nicht zueinander passen, Es wird ein wenig Energie zurück zum "sendenden Ende" geben, which will cause the trouble of reflection noise (Noise). .

3.2 When the characteristic impedance (Z0) of the transmission line itself is set as 28 ohm by the designer, the grounding resistor (Zt) of the terminal control must also be 28 ohm, um die Übertragungsleitung zu unterstützen, Z0 beizubehalten und den gesamten Entwurfswert von 28 Ohm zu stabilisieren. Nur in dieser Matching Situation von Z0=ZT, die Signalübertragung wird die effizienteste sein, and its "signal integrity" (signal integrity, a special term for signal quality) is also the best.

4. Characteristic Impedance (Characteristic Impedance)
4.1 Wenn sich eine quadratische Welle eines Signals mit einem hohen Überdrucksignal in der Signalleitung der Übertragungsleitungseinheit vorwärts bewegt, the reference layer (such as the ground layer) closest to it is theoretically necessary. The negative pressure signal induced by the electric field accompanies it (equal to the return path of the positive pressure signal), so dass das gesamte Schleifensystem vervollständigt werden kann. Wenn das "Signal" vorwärts reist und seine Flugzeit für kurze Zeit einfriert, you can imagine the instantaneous impedance (Instantanious Impedance) that the signal line, dielektrische Schicht, und Referenzschicht gemeinsam erleben. Dies ist die sogenannte "Charakteristische Impedanz".

Daher, the "characteristic impedance" should be related to the line width (w), line thickness (t), dielectric thickness (h) and dielectric constant (Dk) of the signal line.
4.2 Consequences of poor impedance matching

Because the original term "characteristic impedance" (Z0) of high-frequency signals is very long, es wird allgemein als "Impedanz" bezeichnet. Leser müssen vorsichtig sein, this is not exactly the same as the impedance value (Z) that appears in the low-frequency AC (60Hz) wire (not the transmission line). In digitalen Systemen, wenn die Z0 der gesamten Übertragungsleitung ordnungsgemäß verwaltet werden kann, and if it is controlled within a certain range (±10% or ±5%), Diese hochwertige Übertragungsleitung reduziert Geräusche und verhindert Fehlbedienungen. Allerdings, when any one of the four variables (w, t, h, r) of Z0 in the above microstrip line is abnormal, wie eine Lücke in der Signalleitung, the original Z0 will rise suddenly (see Z0 and Z0 in the above formula). W is inversely proportional to the fact), and can not continue to maintain the due stability and uniformity (Continuous), Die Energie des Signals wird unweigerlich Teil des Fortschritts auftreten, aber ein Teil des Mangels an Rebound Reflexion. Auf diese Weise, Lärm und Fehlfunktionen können nicht vermieden werden. Der Schlauch auf dem Bild unten wurde plötzlich von Yamazakis Sohn getreten, Ursache von Anomalien an beiden Enden des Schlauches, was nur das oben erwähnte Problem der schwachen Kennimpedanzanpassung veranschaulicht.

4.3 Schlechte Impedanzanpassung verursacht Rauschen

Der Rückprall eines Teils der oben erwähnten Signalenergie führt dazu, dass das ursprüngliche, qualitativ hochwertige Quadratwellensignal sofort abnormal verformt wird (d.h. der Überschuss des hohen Pegels nach oben, der Unterschuss des niedrigen Pegels nach unten und das anschließende Ringen der beiden; Details Siehe auch TPCA-Verfahrensproblem 13 "Eingebettete Kondensatoren"). Wenn solch hochfrequentes Rauschen stark ist, verursacht es Fehlfunktionen, und je schneller die Pulsgeschwindigkeit, desto mehr Rauschen und desto einfacher ist es, Fehler zu machen.

Das obige ist eine Einführung in die Interpretation und Prüfung der charakteristischen Impedanz. Ipcb wird auch für Leiterplattenhersteller and Leiterplattenherstellung technology.