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Une ligne de transmission est définie comme une ligne de signal à retour de signal (composée de deux fils d'une certaine longueur, l'un étant la voie de transmission du signal et l'autre la voie de retour du signal). Les lignes de transmission communes sont celles sur notre carte PCB. Alors, combien de temps dure une ligne de transmission sur un PCB?
Quelle est la longueur de la ligne de transmission sur le PCB?
Ceci est lié à la vitesse de propagation du signal qui est de 6 in / NS dans le fil de cuivre sur la plaque fr4. En termes simples, un circuit sur un PCB doit être considéré comme une ligne de transmission tant que le temps aller - retour du signal sur le circuit est supérieur au temps de montée du signal.
Voyons ce qui se passe lorsque le signal passe sur une longue ligne. Supposons qu'il y ait un câblage PCB de 60 pouces, comme le montre la figure 1. La voie de retour est le plan de masse de la couche interne du PCB à proximité de la ligne de signal, la route entre la ligne de signal et le plan de masse étant ouverte à l'extrémité distale.
Il faut 10 ns pour que le signal soit transmis à la fin de la ligne et un autre 10 ns pour revenir à la source. Le temps total aller - retour est donc de 20ns. Si le trajet aller - retour du signal ci - dessus est une boucle de courant normale, il ne devrait pas y avoir de courant sur le trajet de retour, car il est ouvert à l'extrémité distale. Mais ce n'est pas le cas. Le chemin de retour a un courant au début du signal.
Un signal avec un temps de montée de 1 NS est ajouté à ce tronçon de ligne. Au cours de la première période de 1 NS, le signal n'a parcouru que 6 pouces sur la ligne de retour. Nous ne savons pas si l'extrémité distale est en circuit ouvert ou court. Si l'on considère le trajet aller - retour du signal comme une boucle de courant ordinaire, il y a contradiction et il faut donc le considérer comme une ligne de transmission.
En effet, il existe une capacité parasite entre la ligne de signal et le plan de retour au sol. Lorsque le signal avance, la tension au point a reste constante. Pour une capacité parasite, une tension variable signifie qu'un courant est généré dans le sens indiqué en pointillés. L'impédance perçue du signal est donc celle présentée par la capacité, la capacité parasite formant le chemin de retour du courant. A chaque point de propagation du signal vers l'avant, il subit une impédance induite par une tension variable appliquée à la capacité parasite, communément appelée impédance transitoire de la ligne de transmission.
Lorsque le signal atteint l'extrémité distale, la tension de l'extrémité distale monte jusqu'à la tension finale du signal et la tension ne change pas. La capacité parasite est toujours présente, mais en l'absence de variation de tension, la capacité est équivalente à un circuit ouvert, ce qui correspond au cas du courant continu.
Le comportement d'une voie de signal à court terme est donc différent de celui à long terme, et dans un premier temps court, le comportement est une ligne de transmission. Même si l'extrémité distale de la ligne de transmission est ouverte, la partie avant de la ligne de transmission se comporte comme une résistance limitée pendant le saut de signal.
Extension des connaissances: impédance de ligne de transmission
Pour clarifier certains concepts, on voit souvent des impédances, des impédances caractéristiques, des impédances instantanées, strictement différentes, mais qui restent néanmoins la définition fondamentale de l'impédance:
L'impédance d'entrée du début de la ligne de transmission est appelée impédance; L'impédance instantanée rencontrée par un signal à tout moment est appelée impédance instantanée. Si la ligne de transmission a une impédance instantanée constante, on appelle impédance caractéristique de la ligne de transmission. L'impédance caractéristique décrit l'impédance transitoire d'un signal lors de sa transmission le long d'une ligne de transmission, ce qui est un facteur majeur affectant l'intégrité du signal dans un circuit de ligne de transmission.
L'impédance caractéristique est souvent appelée impédance de ligne de transmission, sauf indication contraire.
