Дизайн PCB - Курс по снижению затухания сигнала в высокоскоростном PCB

Когда сигнал передается от источника к нагрузке через проводник PCB, он проходит через затухание из - за потери энергии, вызванной сопротивлением линии следа и диэлектрическими потерями.

Когда высокоскоростной сигнал распространяется по монтажной плате, ослабление сигнала является наиболее распространенным термином. Это один из основных факторов, вызывающих ухудшение сигнала и проблемы целостности сигнала.

Что такое ослабление сигнала?

Ухудшение сигнала является мерой снижения интенсивности (амплитуды и интенсивности) сигнала при его распространении в передающей среде. Это важный атрибут в телекоммуникационных приложениях, поскольку он вычисляет интенсивность сигнала как функцию расстояния.

При декодировании приемника передача сигнала без потерь может быть достигнута, когда информация, предоставляемая передатчиком, остается неизменной. Должен быть достигнут достаточный пороговый уровень для получения правильной информации из сигнала.

Как рассчитать ослабление сигнала?

Ухудшение сигнала оценивается в децибелах (дБ) на единицу длины передающей среды. Он может быть рассчитан на основе мощности (A p) и напряжения (A v).

Чтобы избежать возможности затухания, передатчик посылает несколько сигналов, чтобы убедиться, что по крайней мере один сигнал достигает конечного пункта назначения, то есть приемника. Однако из - за необходимости отправки этих дополнительных сигналов этот метод снизит общую скорость сети.

P - это мощность сигнала от источника.

P d - это мощность сигнала на нагрузке.

VS - это напряжение сигнала от источника питания.

VD - это напряжение сигнала на нагрузке.

Чем ниже затухание, тем выше эффективность передающей среды. Более высокое затухание означает увеличение потерь сигнала и уменьшение диапазона на приемном конце.

Коэффициент затухания или коэффициент затухания

Факторы затухания определяют расстояние, на котором сигнал может распространяться, и по - прежнему обеспечивают достаточное количество битов данных или информации. Он количественно оценивает различные передающие среды в зависимости от того, как амплитуда передающего сигнала уменьшается с частотой. Он представлен следующей формулой:

AF = P - выход / P - вход

Коэффициент ослабления сигнала зависит от:

Длина передающей среды

Материал передающей среды

Физические условия

ослабление сигнала на линии передачи

В линиях передачи потери затухания представляют собой комбинацию двух типов потерь: потери проводника и потери среды. Потери проводника связаны с несовершенной проводимостью и сопротивлением следа, а диэлектрические потери - с диэлектрическими материалами.

Коэффициент затухания сигнала линии передачи длиной « l» определяется следующей формулой:

В единицах dB ослабление сигнала выражается как:

Он также может быть выражен как потеря dB на единицу длины, то есть:

Примечание: Игнорируйте знак минус, помните, что это потеря dB.

Вышеуказанная формула представляет собой общую потерю вставки на единицу длины линии передачи и может быть написана следующим образом:

R / Z0 - это компонент потерь, пропорциональный R сопротивления провода на единицу длины, называемый потерей проводника. Он выражается C. Компонент GZ 0 пропорционален проводимости G - диэлектрического материала, называемого диэлектрическими потерями. Выражение островом.

По сравнению с потерями проводника диэлектрические потери незначительны. При частоте до 20 ГГц тангенс угла потерь, связанных с материалом PCB (FR4), существенно не меняется. Это основная причина, по которой кривая диэлектрических потерь почти совпадает с частотой. Расстояние между передатчиком и приемником в платах PCB обычно составляет менее 1 метра. Поэтому можно предположить, что диэлектрические потери остаются постоянными во всем диапазоне частот. Как сумма потерь проводимости и диэлектрических потерь, общая потеря в основном состоит из потерь проводимости.

Угол потерь материала FR4, используемого при проектировании монтажных плат, составляет около 0003.