Noticias de PCB - Problemas de resistencia característica en el diseño de alta velocidad

En el diseño de alta velocidad, la resistencia característica de las placas de resistencia controlables y los circuitos molesta a muchos ingenieros chinos. Este artículo presenta las propiedades básicas, el cálculo y los métodos de medición de la resistencia característica a través de un método simple e intuitivo.

En el diseño de alta velocidad, la resistencia característica de la placa de resistencia controlable y la línea es uno de los problemas más importantes y comunes. Primero entienda la definición de la línea de transmisión: la línea de transmisión está compuesta por dos conductores de cierta longitud, uno para enviar señales y el otro para recibir señales (recuerde el concepto de "circuito" en lugar de "tierra"). En el tablero multicapa, cada línea forma parte de la línea de transmisión, y el plano de referencia adyacente puede usarse como segunda línea o bucle. La clave para que una línea se convierta en una línea de transmisión de "alto rendimiento" es mantener la resistencia característica constante de toda su línea.

La clave para que la placa de circuito se convierta en una "placa de Resistencia controlable" es que la resistencia característica de todos los circuitos alcance el valor prescrito, generalmente entre 25 y 70 ohm. En las placas de circuito PCB multicapa, la clave para un buen rendimiento de la línea de transmisión es mantener su resistencia característica constante en toda la línea.

¿Pero, ¿ cuál es la resistencia característica? La forma más fácil de entender la resistencia característica es observar lo que la señal encuentra durante la transmisión. Esto es similar a la transmisión por microondas que se muestra en la figura 1 cuando se mueve a lo largo de una línea de transmisión con la misma sección transversal. Supongamos que una onda de paso de voltaje de 1 voltio se agrega a esta línea de transmisión. Por ejemplo, una batería de 1 voltio está conectada a la parte delantera de la línea de transmisión (entre la línea de transmisión y el circuito). Una vez conectada, la señal de onda de voltaje se propaga a lo largo de la línea a la velocidad de la luz. Al propagarse, su velocidad suele ser de aproximadamente 6 pulgadas por nanosegundo. Por supuesto, esta señal es en realidad la diferencia de voltaje entre la línea de transmisión y el bucle, y se puede medir desde cualquier punto de la línea de transmisión y los puntos adyacentes del bucle. La figura 2 es un diagrama esquemático de la transmisión de la señal de voltaje.

El método de Zen es "generar la señal" primero y luego propagarse a lo largo de la línea de transmisión a una velocidad de 6 pulgadas por nanosegundo. El primer 0,01 nanosegundos avanzó 0,06 pulgadas. En este momento, la línea de transmisión tiene una carga positiva excesiva, mientras que el bucle tiene una carga negativa excesiva. Es la diferencia entre estas dos cargas eléctricas la que mantiene la diferencia de voltaje de 1 voltio entre los dos conductores. Estos dos conductores forman un capacitor.

En los próximos 0,01 nanosegundos, para ajustar el voltaje de la línea de transmisión de 0,06 pulgadas de 0 voltios a 1 voltio, es necesario agregar algunas cargas positivas a la línea de transmisión y algunas cargas negativas a la línea receptora. Cada vez que se mueve 0,06 pulgadas, se debe agregar más carga positiva a la línea de transmisión y más carga negativa al bucle. Cada 0,01 nanosegundos, otra parte de la línea de transmisión debe cargarse y luego la señal comienza a propagarse a lo largo de esta parte. La carga proviene de la batería en la parte delantera de la línea de transmisión. Cuando se mueve a lo largo de esta línea, carga la parte continua de la línea de transmisión, formando así una diferencia de tensión de 1 voltio entre la línea de transmisión y el circuito. Cada 0,01 nanosegundos de antelación se obtiene alguna carga eléctrica de la batería (+ q) y la Potencia constante (+ q) que sale de la batería a un intervalo de tiempo constante (+ t) es una corriente constante. La corriente negativa en el circuito de entrada es en realidad la misma que la corriente positiva que sale, y solo está en la parte delantera de la onda de señal. La corriente alterna termina todo el ciclo a través de un capacitor formado por líneas superiores e inferiores. El proceso se muestra en la figura 3.

Resistencia de la línea

Para las baterías, cuando la señal se propaga a lo largo de la línea de transmisión, el segmento continuo de la línea de transmisión de 0,06 pulgadas se carga cada 0,01 nanosegundos. Cuando se obtiene una corriente constante de la fuente de alimentación, la línea de transmisión parece una resistencia, cuyo valor de resistencia es constante, que se puede llamar "resistencia de oleada" de la línea de transmisión.

¿Del mismo modo, cuando la señal se propaga a lo largo de la línea, antes del siguiente paso, en 0,01 nanosegundos, ¿ qué corriente puede aumentar el voltaje de este paso a 1 voltio? Esto implica el concepto de Resistencia instantánea.

Desde el punto de vista de la batería, si la señal se propaga a una velocidad estable a lo largo de la línea de transmisión y la línea de transmisión tiene la misma sección transversal, se necesita la misma cantidad de carga eléctrica para generar el mismo voltaje de la señal en cada paso de 0,01 nanosegundos. Cuando viaja a lo largo de esta línea, genera la misma resistencia instantánea, que se considera una característica de la línea de transmisión, llamada resistencia característica. Si la resistencia característica de la señal es la misma en cada paso del proceso de transmisión, la línea de transmisión puede considerarse una línea de transmisión de Resistencia controlable.

La resistencia instantánea o característica es muy importante para la calidad de transmisión de la señal. Durante el proceso de transferencia, el trabajo puede llevarse a cabo sin problemas si la resistencia del siguiente paso es igual a la resistencia del paso anterior, pero si la resistencia cambia, surgen algunos problemas.

Para lograr la mejor calidad de la señal, el objetivo de diseño de la conexión interna es mantener la resistencia lo más estable posible durante la transmisión de la señal. En primer lugar, la resistencia característica de la línea de transmisión debe mantenerse estable. Por lo tanto, la producción de placas de resistencia controlables se ha vuelto cada vez más importante. Además, se utilizan otros métodos, como la longitud mínima restante del cable, la eliminación final y el uso de todo el cable, para mantener la estabilidad de la resistencia instantánea en la transmisión de la señal.

Cálculo de la resistencia característica

Modelo simple de Resistencia característica: z = V / i, Z representa la resistencia de cada paso durante la transmisión de la señal, V representa el voltaje cuando la señal entra en la línea de transmisión, y i Representa la corriente. I = ± Q / ± t, q indica la electricidad y T indica el tiempo de cada paso.

Electricidad (de la batería): + q = ± c * v, C es el capacitor y V es el voltaje. El capacitor se puede deducir a través del capacitor CLS por unidad de longitud de la línea de transmisión y la velocidad de transmisión de señal V. el valor de longitud del pin de la unidad se considera la velocidad y luego se multiplica por el tiempo t necesario para cada paso para obtener la fórmula: + C = CL * V * (+) T.

Combinando lo anterior, podemos obtener la resistencia característica:

Z = V / I = V / (+ Q / + t) = v

Se puede ver que la resistencia característica está relacionada con la capacidad de longitud unitaria de la línea de transmisión y la velocidad de transmisión de la señal. Para distinguir la resistencia característica de la resistencia real z, agregamos 0 después de Z. la resistencia característica de la línea de transmisión es: Z0 = 1 / (clv * v)

Si la capacidad de longitud unitaria y la velocidad de transmisión de la señal de la línea de transmisión se mantienen sin cambios, la resistencia característica de la línea de transmisión también se mantiene sin cambios. Esta simple explicación puede vincular el sentido común de los condensadores con la teoría recién descubierta de la resistencia característica. Si se aumenta la capacidad por unidad de longitud de la línea de transmisión, como engrosar la línea de transmisión, se puede reducir la resistencia característica de la línea de transmisión.

Medición de la resistencia característica

Cuando la batería está conectada a la línea de transmisión (suponiendo una resistencia de 50 ohms en ese momento), el ohmmeter está conectado al cable de fibra óptica rg58 de 3 pies de largo. ¿¿ cómo medir la resistencia infinita en este momento? La resistencia de cualquier línea de transmisión está relacionada con el tiempo. Si mide la resistencia del cable de fibra óptica en menos tiempo que la reflexión del cable de fibra óptica, entonces está midiendo la resistencia de "oleada" o la resistencia característica. Sin embargo, si esperas lo suficiente hasta que la energía sea reflejada y recibida, puedes encontrar que la resistencia cambia después de la medición. En términos generales, el valor de resistencia alcanzará un límite estable después de rebotar hacia arriba y hacia abajo.

Para un cable de fibra óptica de 3 pies de largo, la medición de resistencia debe completarse en 3 nanosegundos. Así lo puede hacer el TDR (reflector de dominio de tiempo), que mide la resistencia dinámica de la línea de transmisión. Si MIDES la resistencia de un cable de fibra óptica de 3 pies de largo en 1 segundo, la señal se reflejará millones de veces de ida y vuelta, generando así una resistencia diferente de "oleada".

Lo anterior es una introducción al problema de la resistencia característica en el diseño de alta velocidad. El IPCB también está disponible para los fabricantes de PCB y la tecnología de fabricación de pcb.