Notizie PCB - Interpretazione e prova dell'impedenza caratteristica

I. Introduzione Principi logici digitali astratti e complessi ad alta velocità, e come trasmettere segnali ad onda quadrata nelle linee di trasmissione, e come garantire la sua integrità del segnale (Integrità del segnale), ridurre il suo rumore (Rumore), ridurre il malfunzionamento e altre espressioni professionali, se può essere semplice Per illustrare gli esempi di vita delle persone, se si portano in un mucchio di formule matematiche e linguaggio fisico difficile invece di muoversi, allora l'illuminazione e il beneficio per il novizio o l'interveniente saranno più efficaci se è più facile da usare. Tuttavia, molti professionisti universitari, anche professori di dottorato che sono insegnanti a Xingtan, non sanno se sono realmente entrati nella situazione ancora. O mostrano deliberatamente ciò che sanno per spaventare gli istruiti, ma non lo sanno, o hanno entrambe le mentalità! Ci sono un gran numero di libri e articoli di riviste sul mercato, e la maggior parte di loro sono inspiegabili. Ci sono pochi esempi. Fa davvero guardare i fiori nella nebbia. E' strano capirlo!

L'autore ha recentemente ottenuto un briefing sul controllo dell'impedenza, fornito da Nissho HIOKI, una società professionale di test elettrici. Si può dire che il contenuto è comprensibile a colpo d'occhio, il che fa amare la gente. È il regno che l'autore persegue da molto tempo. Sotto la gioia travolgente, ho ottenuto il consenso della società originale "Wen Kong Construction", con la forte assistenza del vice presidente Liao Fengying della Hong Kong Construction Company, così come dell'autore originale Hiroshi Yamazaki e dei suoi superiori. Grazie a Toshihiko Kanai e altri per essere stati in grado di completare questo articolo. E diamo il benvenuto a tutti gli anziani e agli studenti avanzati per dare un sacco di informazioni simili a beneficio dei lettori degli studenti, e sarete molto bravi nel settore.

B. Trattare la trasmissione del segnale come un tubo flessibile per innaffiare i fioriti2.1 Nella linea di segnale della scheda PCB multistrato del sistema digitale, quando il segnale dell'onda quadrata viene trasmesso, può essere immaginato come un tubo flessibile per inviare acqua e fiori. Un'estremità è pressurizzata nell'impugnatura per farlo sparare fuori la colonna d'acqua, e l'altra estremità è collegata al rubinetto. Quando la pressione esercitata dal tubo di presa è giusta e la portata della colonna d'acqua viene spruzzata correttamente sull'area di destinazione, sia il dare che il ricevere saranno felici e la missione sarà completata con successo. Non è un piccolo successo pratico?

2.2 Tuttavia, una volta che il processo di iniezione dell'acqua è troppo lontano, non solo libererà l'obiettivo e le risorse idriche reflue, ma potrebbe anche avere un posto dove sfogarsi a causa della forte pressione dell'acqua, in modo che possa rimbalzare dalla fonte e causare la rottura del tubo flessibile dal rubinetto! Non solo la missione è fallita, è anche una grande frustrazione. E' cosi' pungente e piena di cagliata di fagioli!

2.3 Al contrario, quando l'impugnatura non è sufficientemente stretta da rendere la distanza troppo vicina, il risultato desiderato non sarà ancora ottenuto. Troppo non è quello che vuoi. Solo quando è giusto, tutti possono essere felici.

2.4 I semplici dettagli della vita di cui sopra possono essere utilizzati per illustrare che i segnali ad onde quadrate (Signal) sono effettuati in linee di trasmissione multistrato (Transmission Line, che è composta da linee di segnale, strati dielettrici e strati di terra). Consegna veloce. In questo momento, la linea di trasmissione (comunemente conosciuta come cavo coassiale, linea microstrip o striscia, ecc.) può essere considerata come un tubo flessibile e la pressione applicata dal tubo di tenuta è come l'"estremità ricevente" sulla scheda. (Ricevitore) La resistenza collegata in parallelo a Gnd è generale (è una delle cinque tecnologie terminali, si prega di fare riferimento all'articolo "Sviluppo di resistenze incorporate" nel 13 ° numero di TPCA Proceedings per la descrizione dettagliata), che può essere utilizzato per regolare il suo punto finale Caratteristico Impedenza (Impedenza Caratteristica) per soddisfare i requisiti interni dei componenti finali riceventi.

3. tecnologia di controllo terminale della linea di trasmissione (terminazione)3.1 Si può vedere da quanto sopra che quando il "segnale" viaggia nella linea di trasmissione e arriva al punto finale, e vuole entrare l'elemento ricevente (come CPU o Meomery e altri IC di diverse dimensioni) per funzionare, L'"impedenza caratteristica" della linea di segnale stessa deve essere abbinata all'impedenza elettronica interna dell'elemento terminale, in modo che il compito non fallirà invano. In termini terminologici, significa eseguire correttamente le istruzioni, ridurre le interferenze acustiche ed evitare azioni sbagliate. "Una volta che non riescono a combaciare l'uno con l'altro, ci sarà un piccolo rimbalzo di energia verso l'"estremità trasmittente", che causerà il disturbo del rumore di riflessione (Rumore).

3.2 Quando l'impedenza caratteristica (Z0) della linea di trasmissione stessa è impostata a 28 ohm dal progettista, anche la resistenza di messa a terra (ZT) del comando terminale deve essere 28 ohm, in modo da aiutare la linea di trasmissione a mantenere Z0 e stabilizzare l'intero valore di progettazione di 28 ohm. Solo in questa situazione di corrispondenza di Z0=ZT, la trasmissione del segnale sarà la più efficiente e la sua "integrità del segnale" (integrità del segnale, un termine speciale per la qualità del segnale) è anche la migliore.

4. Impedenza caratteristica (Impedenza caratteristica)4.1 Quando un'onda quadrata di un segnale si muove in avanti con un segnale di pressione positiva ad alto livello nella linea di segnale del gruppo della linea di trasmissione, lo strato di riferimento (come lo strato di terra) più vicino ad esso è teoricamente necessario. Il segnale di pressione negativa indotto dal campo elettrico lo accompagna (pari al percorso di ritorno del segnale di pressione positiva), in modo che il sistema loop complessivo possa essere completato. Se il "segnale" viaggia in avanti e congela il suo tempo di volo per un breve periodo, puoi immaginare l'impedenza istantanea (Impedenza istantanea) che la linea del segnale, lo strato dielettrico e lo strato di riferimento sperimenteranno insieme. Questa è la cosiddetta "impedenza caratteristica".

Pertanto, l'"impedenza caratteristica" dovrebbe essere correlata alla larghezza della linea (w), allo spessore della linea (t), allo spessore dielettrico (h) e alla costante dielettrica (Dk) della linea del segnale.4.2 Conseguenze di scarsa corrispondenza dell'impedenza

Poiché il termine originale "impedenza caratteristica" (Z0) dei segnali ad alta frequenza è molto lungo, è generalmente indicato come "impedenza". I lettori devono stare attenti, questo non è esattamente lo stesso del valore di impedenza (Z) che appare nel cavo AC a bassa frequenza (60Hz) (non nella linea di trasmissione). Nei sistemi digitali, quando lo Z0 dell'intera linea di trasmissione può essere gestito correttamente e se è controllato entro un certo intervallo (±10% o ±5%), questa linea di trasmissione di alta qualità riduce il rumore e previene il cattivo funzionamento. Tuttavia, quando una delle quattro variabili (w, t, h, r) di Z0 nella linea di microstrip sopra è anormale, come un gap nella linea di segnale, lo Z0 originale aumenterà improvvisamente (vedere Z0 e Z0 nella formula sopra). W è inversamente proporzionale al fatto), e non può continuare a mantenere la dovuta stabilità e uniformità (Continuo), l'energia del segnale si verificherà inevitabilmente parte dell'avanzamento, ma parte della mancanza di riflessione di rimbalzo. In questo modo non si possono evitare rumori e malfunzionamenti. Il tubo nella foto qui sotto è stato improvvisamente calpestato dal figlio di Yamazaki, causando anomalie a entrambe le estremità del tubo, il che illustra solo il problema sopra menzionato di scarsa corrispondenza caratteristica dell'impedenza.

4.3 La scarsa corrispondenza dell'impedenza provoca rumore

Il rimbalzo di una parte dell'energia del segnale sopra menzionata causerà immediatamente la deformazione anomala del segnale originale di onda quadrata di buona qualità (cioè, il Overshoot del livello alto verso l'alto, il Undershoot del livello basso verso il basso e il successivo Ringing dei due; dettagli Vedi anche TPCA Proceedings Issue 13 "Condensatori incorporati"). Quando tale rumore ad alta frequenza è grave, causerà malfunzionamenti e più veloce è la velocità dell'impulso, più rumore e più facile sarà commettere errori.

Quanto sopra è un'introduzione all'interpretazione e alla prova dell'impedenza caratteristica. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.