PCB Tecnico - Impedenza caratteristica, ruolo e posizione dell'impedenza caratteristica nell'integrità del segnale

Quando il segnale si propaga sulla linea di trasmissione, l'impedenza transitoria percepita dal segnale è correlata alla capacità per unità di lunghezza e alla costante dielettrica del materiale, che può essere espressa come:

Se lo spessore e la larghezza delle linee sul PCB non cambiano e la distanza tra la traccia e il piano di ritorno non cambia, l'impedenza transitoria percepita dal segnale non cambia e la linea di trasmissione è uniforme. Per una linea di trasmissione uniforme, l'impedenza transitoria costante descrive le caratteristiche della linea di trasmissione, che è chiamata impedenza caratteristica.

Se lo spessore o la larghezza delle linee sul PCB aumenta, la capacità per unità di lunghezza aumenta e l'impedenza caratteristica diventa più piccola. Allo stesso modo, la distanza tra la traccia e il piano di ritorno diminuisce, la capacità aumenta e l'impedenza caratteristica diminuisce.

Un'impedenza caratteristica molto importante è l'impedenza caratteristica dello spazio libero, chiamata anche impedenza d'onda dello spazio libero, che è molto importante in EMC. L'impedenza caratteristica dello spazio libero è

Per la scheda PCB FR4 comune, la struttura tipica dell'impedenza caratteristica 50Ω è mostrata nella figura. Per la linea microstrip, la larghezza della linea W è il doppio dello spessore dielettrico h. Per una linea di striscia, lo spessore totale b del mezzo su entrambi i lati della linea è il doppio della larghezza della linea W.

figura 1

Un'altra caratteristica della caratteristica linea di trasmissione dell'impedenza sulla scheda PCB FR4 è:

Capacità per unità di lunghezza = 3.3pF/in

Capacità per unità di lunghezza = 8,3nH/in

figura 2

Comprendere queste particolari impedenze caratteristiche ha un certo significato di riferimento per la progettazione dei circuiti stampati e ci permette di avere una comprensione intuitiva prima di realizzare il circuito.