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PCB技術

PCB技術 - エンジニアの要約:同調された信号完全性設計の経験

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PCB技術 - エンジニアの要約:同調された信号完全性設計の経験

エンジニアの要約:同調された信号完全性設計の経験

2021-08-20
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Author:IPCB

これシグナル 立ち上がり時間は、クロックサイクルの約10%である, それで, 1/10 x 1/クロック. 例えば, 100メガヘルツの立ち上がり時間は約1ナノ秒。

理想矩形波の第n高調波の振幅は、クロック電圧の側の値とほぼ2/(n−Pie)倍である。例えば、1 Vクロック信号の第1高調波の振幅は約0.6 Vであり、第3高調波の振幅は約0.2 Vである。

信号帯域幅と立ち上がり時間の関係はBW=0.35/RTである。例えば、立ち上がり時間が1 nsの場合、帯域幅は350 MHzである。配線の帯域幅が3 GHzの場合、伝送可能な最短立ち上がり時間は約0.1 nsである。

立ち上がり時間が分からない場合、信号帯域幅はクロック周波数の約5倍であると考えられる。

5LC回路の共振周波数は5 GHz/SQRT(LC)、Lの単位はNH、CはFである。

400 MHzでは、軸方向ピン抵抗は理想的な抵抗と見なすことができる2 ghzではsmt 0603抵抗は理想的な抵抗と考えられる。

軸方向リード抵抗(リード抵抗)のESLは約8 nHであり、SMT抵抗のESLは約1.5 nHである。

直径1 milのボンディングワイヤの単位長さ当たりの抵抗は約1オーム/インである。

24 AWGワイヤの直径は約20ミルであり、抵抗率は約25ミリオーム/フィートである。

1オンスバレルラインのシート抵抗率は、平方メートルあたり約0.5ミリメートルである。


10 MHzでは、1オンスの銅線が発色し始める。

インチ球面の静電容量は約2 pFである。

平行板の一枚。プレート間に空気を充填すると、容量は約1 pFである。

コンデンサ測定板間の距離が板幅に等しい場合、エッジで発生する静電容量は平行板で形成される静電容量に等しい。例えば、10 milの線幅と10 milの10μmのマイクロストリップ線路の平行平板容量を推定する場合、推定値は1 pF/inであるが、実際の静電容量は上記2倍、すなわち2 pF/inである。

材料の性質について何も知りませんが、有機絶縁体であることを知るだけでは、その誘電率は約4であると考えられます。

1 Wの電源を有するチップについては、デカップリングコンデンサ(f)は、時間(s)がC/2であるとき、電圧降下を5 %未満とするために電荷を供給することができる。

典型的な回路基板クロックでは、誘電体厚が10 milのとき、電源とグランドプレーンとの結合容量は100 pF/□であり、誘電率に反比例する。

50オームマイクロストリップラインのバルク誘電率が4の場合、有効誘電率は3である。

直径1 milの丸線の局所インダクタンスは約25 nNH/inまたは1 nH/mmである。

20μm厚のトロイダルコイルを10μm厚のラインから形成する。その大きさは、親指と人差し指との同心であり、そのループインダクタンスは約85 nHである。

直径1 inのリングの単位長さ当たりのインダクタンスは、約25 nNH/inまたは1 nH/mmである。例えば、パッケージリードがループワイヤの一部であり、その長さが0.5インチの場合、そのインダクタンスは約12 nHである。

一対の丸棒の中心距離がそれぞれの長さの10 %未満である場合、局所相互インダクタンスは局所相互インダクタンスの約50 %である。

一対の丸棒の中心距離がそれぞれの長さに等しいとき、それらの局所相互インダクタンスは、それぞれの局所相互インダクタンスの10 %未満である。

SMTキャパシタ(表面配線、ビア、コンデンサ自体を含む)のループインダクタンスは約2 nHであり、この値を1 nH以下にすることは多くの仕事を要する。

平面対の単位面積当たりのループインダクタンスは33 mmxである。

ビア径が大きいほど拡散インダクタンスは低くなる。直径25 milビアの拡散インダクタンスは約50 pHである。

砂穴面積がある場合、空き領域が50 %を占めると、平面ペア間のループインダクタンスを25 %増加させる。

銅の深さは、周波数の二乗に反比例する。1 GHzでは2 umです。したがって、10 MHzでは、銅の皮膚は20μmである。

50Ωの1オンスの銅伝送ラインにおいて、周波数が50 MHzより高い場合、単位長さ当たりのループインダクタンスは一定である。周波数が50 mhzより高い場合,特性インピーダンスは一定であることを示した。

銅中の電子の速度は、1 cm/sであるアントの速度に相当する速度である。

空気中の信号の速度は12 in/ns程度である。ほとんどの高分子材料の信号速度は約6 in/nsである。

最も多くの圧延材料では、ライン遅延1/Vは約170 ps/inである。

信号の空間的伸張は立上り時間x速度、すなわちRtx 6 In / Nsである。

伝送線路の特性インピーダンスは単位長さ当りの容量に反比例する。

FR4において、50オームの伝送線路の単位長当たりの容量は約3.3 pF/inである。

FR4では、50オームの伝送線路の単位長当たりのインダクタンスは約8.3 nH/inである。

FR4の50オームマイクロストリップラインの場合、誘電体厚みはライン幅の約半分である。

FR4の50オームストリップラインの場合、平面間の間隔は信号線幅の2倍である。

信号の戻り時間よりもはるかに少ない場合、伝送線路のインピーダンスは特性インピーダンスである。例えば、3 in 50オーム伝送線を駆動するとき、短い立ち上がり時間と1 nsのすべての駆動源は、線と立ち上がり遷移時間に沿った伝送中に50オームの一定の負荷を経験するであろう。

伝送線路の全容量と時間遅延の関係は、C=TD/Z 0である。

伝送路の区間の全ループインダクタンスと時間遅延の関係はL = TDXZ 0である。

50オームマイクロストリップラインにおける戻り経路の幅が信号線の幅に等しい場合、その特性インピーダンスは、リターンパスが無限に広いとき、特性インピーダンスより20 %高い。

50オームマイクロストリップラインの戻りパス幅が信号線幅の3倍以上であれば、リターンパスが無限に広い場合の特性インピーダンスの特性インピーダンスのずれは1 %未満である。

配線の厚さは特性インピーダンスに影響する。1 milで厚みを増加させるとインピーダンスは2オームで減少する。

マイクロストリップ線路の固定部分の半田マスク厚さは、特性インピーダンスを低下させる。厚さは1 mil増加し、インピーダンスは2オームで減少する。

正確な集中回路近似を得るためには、各立上り時間の空間的延長に少なくとも3.5個のLCセクションが必要である。

単一セルLCモデルの帯域幅は0.1 / tdである。

伝送路の遅延が信号立ち上がり時間の20 %より短い場合には伝送線路を終端する必要がない。

50オーム系では、5オームのインピーダンス変化による反射係数は5 %である。

立ち上がり時間(ns)の大きさよりも、すべての突然の変化をできるだけ短くしてください。

リモート容量負荷は信号の立ち上がり時間を増加させる。10 - 90の立上り時間は約100(100 xC)psです。そこでは、Cの単位はPFです。

急峻なキャパシタンスが0.004 xrt未満であれば問題ない。

50オーム伝送線路のコーナ容量( FF )は線幅( MIL )の2倍である。

容量性突然変異は50 %点遅延を約0.5 xz 0 xCで増加させる。

急峻なインダクタンス(NH)が立上り時間(ns)の10倍未満であれば問題はない。

立ち上がり時間が1 ns未満の信号では、約10 nHのループインダクタンスを有する軸方向ピン抵抗により、より多くの反射ノイズが発生する。この場合、チップ抵抗に置き換えることができる。

50オーム方式では、10 nHインダクタンスを補償するために4 pFコンデンサが必要である。

1 GHzでは、1オンスの銅線の抵抗は、DC状態での抵抗の約15倍である。

1 GHzにおいて、8ミル幅のラインの抵抗によって生じる減衰は、誘電体材料によって生じる減衰と等価であり、誘電体材料によって生じる減衰は、周波数と共により速く変化する。

3 milまたはより広いラインに対して、低損失状態はすべて10 MHz以上の周波数で生じる。低損失状態では,特性インピーダンスと信号速度は損失と周波数とは無関係である。共通配線の損失による分散現象はない。

−3 dB減衰は、初期信号電力を50 %に減少させ、初期電圧振幅を70 %に減少させることに相当する。

20 dbの減衰は,初期信号電力を1 %,初期電圧振幅を10 %に減らすことに相当する。

表皮効果状態において、信号路の単位長と戻り経路は、(8/w)xSQrt(f)(線幅はW:MIL;周波数はf:GHz)である。

50オームの伝送線路では、導体によって生じる単位長さ当たりの減衰量は約36/(WZ 0)dB/inである。

fr4基板の散逸率は約0 . 02である。

1 GHzにおいて、FR 4中の誘電体材料によって生じる減衰は約0.1 dB / inであり、周波数と共に直線的に増加する。

FR4における8ミル幅の50オーム伝送線路に対して、導体損失は1 GHzで誘電体材料損失に等しい。

損失率によって制限されると、FR 4配線の幅(長さはLEN)は約30 GHz/lenである。

FR4配線が伝搬できる最短時間は10 ps/inxlenである。


配線長(in)が立ち上がり時間(ns)の50倍より大きい場合には、FR 4誘電体基板の損失による立ち上がりエッジの劣化を無視することができない。

一例として、50オームのマイクロストリップ伝送線路において、線路間隔がライン幅に等しい場合、信号線間の結合容量は約5 %である。

72 .一対の50オームマイクロストリップ伝送線路において、ライン間隔がライン幅に等しい場合、信号線間の結合インダクタンスは約15 %である。

73 nsの立ち上がり時間では、FR 4の近端雑音の飽和長は6 inであり、立ち上がり時間に比例する。

74 .線の負荷容量は定数であり、近傍の他の線の近接とは無関係である。

50オームマイクロストリップラインについて、ライン間隔がライン幅に等しいとき、近端クロストークは約5 %である。

50オームのマイクロストリップラインについて、ライン間隔がライン幅の2倍であるとき、近端クロストークは約2 %である。

50オームのマイクロストリップラインについて、ライン間隔がライン幅の3倍であるとき、近端クロストークは約1 %である。

50オームのストリップラインについて、ライン間隔がライン幅に等しいとき、近端クロストークは約6 %である。

50オームのストリップラインについて、ライン間隔がライン幅の2倍であるとき、近端クロストークは約2 %である。

50Ωストリップラインの場合、ライン間隔がライン幅の3倍であるとき、近端クロストークは約0.5 %である。


一対の50オームマイクロストリップ伝送線路において、間隔がライン幅に等しい場合、遠端ノイズは4 % XTD / Rtである。

一対の50オームマイクロストリップ伝送線路において、間隔がライン幅の2倍である場合、遠端ノイズは2 % XTD / Rtである。

83 . 50オームマイクロストリップ伝送線路において、間隔が3倍のライン幅では、遠端ノイズは1.5 % XTD / Rtである。

ストリップライン又は完全に埋め込まれたマイクロストリップ線路には遠端ノイズがない。

85オームのバスでは、ストリップラインまたはマイクロストリップラインであるかどうかにかかわらず、最も多くの妊娠ケースの遠端ノイズを5 %未満にするために、線間隔はライン幅の2倍より大きくなければならない。

50オームのバスでは、線間距離が線幅に等しい場合、被害線の干渉の75 %が被害線の両側の2本の隣接線から来る。

50オームのバスでは、回線間距離が線幅に等しい場合、被害者ラインの干渉の95 %が、被害者回線の両側にある2つのラインから来る。

50オームのバスにおいて、線間の距離が線幅の2倍であるとき、犠牲者ラインの干渉の100 %は犠牲者ラインの両側の2つの隣接したラインから来ます。これは、バスの他の全てのラインとのカップリングを無視することである。

89 .表面配線の場合、隣接する信号線間の距離を保護配線を追加するのに十分な距離とすることで、クロストークを許容レベルに低下させることが多く、保護配線を増やす必要がない。短絡端子による保護配線の付加は50 %へのクロストークを低減できる。

90 .ストリップラインの場合、保護ラインを使用すると、保護線が使用されていない場合に10 %のクロストークを低減することができる。

91 .スイッチングノイズを許容レベルに保つためには、相互インダクタンスは2.5 nNx立ち上がり時間(ns)より小さくなければならない。


92 .スイッチノイズによって制限されるコネクタまたはパッケージに対して、最大使用可能なクロック周波数は250 MHz/(NXLM)である。これらのうち、LMは信号/戻りパスペア(NH)の相互インダクタンスであり、Nは同時にオープンした美術館の数である。

93 . LVDS信号において、コモンモード信号成分は差動信号成分の2倍以上である。

結合がない場合、差動対の差動インピーダンスは、任意のシングルエンドラインのインピーダンスの2倍である。

一対の50オームマイクロストリップラインでは、1つのフォロワラインの電圧がハイまたはローのままである限り、他のフォロワラインのシングルエンド特性インピーダンスは、隣接するライン間の距離と完全に独立している。

きつく結合した差動マイクロストリップ線路において、線幅がライン間隔に等しいとき、結合と比較して、ラインがカップリングなしで離れているときに、微分特性インピーダンスは約10 %だけ減少するだけである。

ワイド側結合差動対については、線路間の距離は少なくとも線幅より大きくなければならない。これは100オームまでのインピーダンスを得るためである。

98 . FCCクラスB要件は、100 MHzでは、3 mにおける遠方電界強度が150 UV/m未満でなければならないということである。

隣接するシングルエンドアタック二次ラインは、弱結合差動対よりも強い結合差動対に対して30 %以下の差動信号クロストークを生成する。

強結合差動対上の隣接するシングルエンドアタック二次線によって生成される同相信号漏話は、弱結合差動対のそれより30 %多い。