PCB 기술 - PCB 인쇄회로기판 전송선 모델

신호 무결성 분석에 사용되는 도구 중 하나는 모델링입니다.이 분석 도구를 사용하여 먼저 PCB 전송선에 대한 모델을 구축한 다음 다양한 동작 특성을 분석합니다.

PCB 전송선의 0 단계 모델은 가장 간단하고 이해하기 쉬운 모델입니다.그것은 PCB 전송선의 단위 길이당 용량과 같은 값을 가진 병렬 마이크로 콘덴서로 구성되어 있습니다.

다음은 PCB 전송선의 0단계 모델을 사용하여 PCB 전송선 전압전류(V-I) 특성과 순간적 임피던스를 분석하는 방법을 소개한다.

단위 길이를 X 로 가정하면 각 마이크로 커패시터의 크기는 PCB 전송선 단위 길이 커패시터와 단위 길이를 곱한 값입니다.

C=Co*³X（3-5）

전류 I는 각 콘덴서에 주입되는 전력 Q에 의해 결정됩니다.콘덴서를 주입하는 파워 Q는 콘덴서 C에 양쪽 끝의 전압 V를 곱한 것과 같다. 각 마이크로 용기에 주입하는 시간 간격은 t, 단위 길이 X를 신호 전파 속도 π로 나눈 것과 같다.전류 I는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.

도선의 전류는 단위 길이의 용량, 신호의 전파 속도, 전압과만 관련이 있음을 알 수 있다.PCB 전송선의 전압-전류(V-I) 특성: PCB 전송선의 임의 = 부분의 순간 전류는 전압과 정비례한다.

PCB 전송선의 전류를 얻은 후, 옴의 법칙에 따라 신호의 순간적 임피던스를 유도할 수 있다

실제 계산에서 재료 중의 광속을 상술한 공식에 대입하여 얻다

위의 공식에서 볼 수 있듯이, PCB 전송선의 순간적 임피던스는 PCB 전송선의 단면적과 재료 특성, 즉 개전 상수에 의해서만 결정되며, 단위는 μ이다.

예: 개전 상수가 9이고 단위 길이당 4.98pF/in인 경우 PCB 전송선의 순간적 임피던스는

PCB 전송 케이블의 위의 두 피쳐 매개변수가 그대로 유지되면 PCB 전송 케이블의 길이가 어떻게 변하든 순식간 임피던스는 항상 고정 값입니다.

0단계 모델은 PCB 전송선을 일정한 거리를 두고 있는 일련의 소형 콘덴서로 묘사한다.이것은 PCB 전송선의 물리적 모델일 뿐입니다.동등한 전기 모델을 얻기 위해 PCB 전송선의 1단계 모델을 소개한다.

1 단계 모델은 0 단계 모델을 기반으로 합니다.PCB 전송선의 두 도선의 각 작은 부분은 센서로 대체되며, 병렬된 두 개의 마이크로 용기는 센서로 연결되어 하나의 마이크로 세그먼트를 형성한다.

고전적인 PCB 전송선 분석 이론의 기본 사상은 균일한 PCB 전송선의 회로 파라미터가 PCB 전송선에 균일하게 분포되어 있기 때문에 PCB 전송선의 전압은 시간 t의 함수일 뿐만 아니라 공간 좌표 x의 함수이기도 하다. 즉 거리 x의 출발점에서 구부러진 길이의 마이크로세그먼트를 사용하여 연구한다.dx가 충분할 때 이 세그먼트의 회로 매개변수 분포는 무시할 수 있으며 총 매개변수 집합 회로는 등가 대체로 사용할 수 있습니다.이렇게 하면 전체 균일한 PCB 전송선은 일련의 이런 마이크로세그먼트 급렬로 볼 수 있다.그것은 미분 방정식과 관련되기 때문에 실용적인 관점에서 볼 때 여기에 소개되지 않을 것이다.독자들은 관련 PCB 전송선 이론의 문헌을 참고할 수 있다.

1단계 모델의 분석을 간소화하기 위해 용량과 전감이 무한히 작다고 가정한다.LC 회로의 세그먼트 수는 무한대입니다.단위 길이 커패시터 Co와 단위 길이 감지 Lo는 상수입니다.총 PCB 케이블의 길이는 ¹입니다.그런 다음 총 용량과 센싱을 각각 계산합니다.

C=Co*¹（3-11）

L=Lo*¹（3-12）

특성 임피던스 Zo 및 속도 v에 따라 단위 길이 커패시터 및 단위 길이 감지를 다음과 같이 유도합니다.

PCB 전송선의 지연 및 특성 임피던스는 다음과 같이 총 커패시터 및 총 인덕션을 도출합니다.

네트워크 이론에서 알 수 있듯이, 신호가 네트워크를 따라 전송될 때, 각 노드에서 일정한 순간적 임피던스의 영향을 받고, 신호가 입력 네트워크에서 출력 네트워크로 일정한 시간 지연이 있다는 것을 알 수 있다. 방정식(3-13)과 (3-14)은 이 결론을 지원할 수 있다.

번거로운 이론과 미분 방정식 유도를 피하기 위해 1단계 모델의 일부 실용적인 계산 공식을 제시하여 독자들이 앞으로 참고할 수 있도록 하였다.

이러한 관계는 기하학적 형태와 관계없이 모든 PCB 전송선에 적용됩니다.만약 당신이 그 중 두 개를 알고 있다면, 당신은 모든 다른 매개 변수를 찾을 수 있습니다. 이것은 매우 편리하고 실용적입니다.