PCB技術 - 高速PCB基板設計のインピーダンス整合について

高速インピーダンス整合についてPCB基板設計
インピーダンス整合はエネルギー伝送中のことを意味する, 負荷インピーダンスは伝送線路の特性インピーダンスに等しくなければならない. この時に, 送信は反射を生じない, これは、すべてのエネルギーが負荷によって吸収されることを示します.反対に, 送電にはエネルギー損失がある.高速で PCB設計,インピーダンス整合は信号の品質に関連する.

いつ 基板PCBトレースはインピーダンス整合する必要がある?

キーは周波数を見ることではなく、信号エッジの急峻さ、すなわち信号の立ち上がり／立ち下がり時間を見ることである。信号の立ち上がり／立ち下がり時間（10 %〜90 %）で計算した場合、ワイヤ遅延の6倍未満であれば高速であると一般に考えられる。信号はインピーダンス整合の問題に注意を払わなければならない。ワイヤ遅延は一般に150 ps／インチである。

特性インピーダンス

伝送線路に沿った信号伝搬の過程において、伝送線路上至る所で一貫した信号伝播速度があり、単位長さ当たりのキャパシタンスも同じであるならば、信号は常に伝搬プロセス中に完全に一貫した瞬間インピーダンスを見る。インピーダンスは伝送線路全体で一定であるため、伝送線路の特性インピーダンスと呼ばれる特定の伝送線路の特性や特性を表す特定の名称を与える。特性インピーダンスは、信号が伝送線に沿って伝搬するとき、信号によって見られる瞬間インピーダンス値を意味する。特性インピーダンスは、PCB導体の層、PCBによって使用される材料（誘電率）、トレースの幅、および導体と平面との間の距離、およびトレースの長さとは何の関係もない。特性インピーダンスはソフトウェアを用いて計算できる。高速PCB配線においては、一般的にデジタル信号のトレースインピーダンスは50オームであることが一般的であるが、これは概ね概念的なものであり、同軸ケーブルベースバンドは50オーム、周波数帯域は75オーム、ペア線（差動）は100オームである。

インピーダンス整合の一般的方法

シリーズ直列マッチング

信号源端インピーダンスが伝送線路の特性インピーダンスよりも低い状態では、ソース端の出力インピーダンスと伝送線路の特性インピーダンスとを整合させ、負荷端からの反射信号を抑圧するために、信号源と伝送線路との間に抵抗Rが直列に接続されている。反射が再び起こった。

整合抵抗選択原理：整合抵抗値とドライバの出力インピーダンスの合計は伝送線路の特性インピーダンスに等しい。共通のCMOSおよびTTLドライバの出力インピーダンスは、信号のレベルによって変化する。したがって、TTLやCMOS回路では、非常に正確な整合抵抗が得られず、妥協のみを考慮することができる。連鎖トポロジー信号網は直列端子整合には適しておらず，すべての負荷は伝送線路の端部に接続しなければならない。

直列マッチングは最も一般的に用いられる端末整合法である。それは、低消費電力の利点を有し、ドライバへの追加のDC負荷はなく、信号と接地の間の追加インピーダンスはなく、抵抗素子のみが必要である。一般的CMOSとTTL回路のインピーダンス整合このようにして、インピーダンス整合のためにUSB信号もサンプリングされる。

並列端末マッチング

信号源のインピーダンスが非常に小さい場合、負荷の入力インピーダンスは、負荷の反射をなくすために、並列抵抗を増加させることによって伝送線路の特性インピーダンスに整合される。実現形態は，単抵抗と二重抵抗の二つの形態に分けられる。

整合抵抗選択原理：チップの入力インピーダンスが非常に高い場合、単一の抵抗形式では、負荷の並列抵抗値は伝送線路の特性インピーダンスに近いか等しいかを問わなければならないデュアル抵抗形式では、各並列抵抗値は伝送線路の特性インピーダンスの2倍である。

並列端子整合の利点は単純で容易である, しかし、明らかな欠点は、それがDC電力消費をもたらすということである。単一の抵抗方法のDC電力消費は、信号のデューティサイクルと密接に関連する二重抵抗方法は、信号が高いか、またはすべてが直流電力消費を有するかどうかは関係ない, しかし、電流は1つの抵抗法よりも半分小さい.

品質保証

IPCB ISO 9001 : 2008, ISO 14001, ウル, その他の品質管理システム, 標準化され、修飾されるPCB製品, マスターズコンプレックス, AOIや飛行プローブなどの専門機器を使用して生産やX線検査マシンを制御する. 最後に, 我々は、IPC II標準またはIPC III標準の下で出荷を確実にするために、外観の二重FQC検査を使います.