電子設計 - 高速PCBにおける信号減衰を低減するためのチュートリアル

信号がソースから送信されるとき PCB導体 読み込む, それは、トレース抵抗と誘電損失に起因するエネルギー損失のために、減衰を経験します.

高速信号が回路基板上を伝搬するとき、信号減衰は最も一般的な用語である。それは信号劣化と信号完全性問題を引き起こす主な要因の一つです。

信号減衰とは何か

信号減衰は、信号が伝送媒体を伝搬するときの信号強度（振幅及び強度）の減少の尺度である。それは距離の関数として信号強度を計算するため、通信アプリケーションで重要な属性です。

レシーバがデコードされるときに、送信機により提供される情報が不変のままであるときに、無損失信号伝送はなしとげられることが可能である。信号から正しい情報を抽出するために十分なしきい値レベルを満たすべきである。

どのように、信号減衰は計算されますか？

信号減衰は伝送媒体の単位長さ当たりデシベル（dB）で推定する。これは、電源（P）と電圧（V）に基づいて計算することができます。

減衰の機会を避けるために、送信機は、少なくとも1つの信号が最終目的地に到達するように複数の信号を送信する。しかし、それらの付加信号を送る必要性のために、このアプローチは全体のネットワーク速度を減らすでしょう。

p sはソースの信号出力です

p dは負荷における信号電力である

VのSはソースの信号電圧です

Vは、負荷の信号電圧である

減衰が低いほど、伝送媒体の効率が高くなる。より高い減衰は、受信端でより多くの信号損失および振幅の減少を意味する。

減衰係数

減衰係数は、信号が進むことができる距離を決定し、まだ十分なデータビットまたは情報を提供する。送信信号の振幅が周波数によってどのように減少するかに基づいて、異なる伝送媒体を定量化する。によって与えられます:

出力/ p入力

信号減衰係数は以下のようになります。

伝送媒体長

透過媒体材料

物理的条件

伝送線路における信号減衰

伝送線路では，減衰損失は2種類の損失の組合せである。導体損失は不完全な導電性とトレース抵抗に起因し、誘電損失は誘電体材料による。

長さLの伝送線路の信号減衰係数は、以下のようにして与えられる。

dBでは、信号減衰は以下のように表される。

また、単位長さ当りのDB損失として表すこともできる。

注意：マイナス記号を無視し、それがDB損失であることを忘れないでください。

上記式は、伝送線路の単位長さ当りの全挿入損失を表し、以下のように記述することができる。

R／Z 0は、導体損と呼ばれる単位長さ当たりのワイヤ抵抗Rに比例する損失成分である。成分Gz 0は、g誘電体材料のコンダクタンスに比例し、誘電損失と呼ばれている。これは±±dで表される。

導体損失, 誘電損失は無視できる. 20 GHzまで, に関係する損失正接 PCB材料 (ie FR4) will not change significantly. これが誘電損失曲線が周波数にほぼ一致している主な理由である. PCB回路基板内の送信機と受信機との間の距離は、一般的に1 m未満である. したがって, 誘電損失は周波数範囲にわたって一定のままである. 伝導損失と誘電損失の和, 全損失は伝導損失に支配される.

で使用されるFR 4材料の損失正接 回路基板設計 は約0です.003.