Новости PCB - Проблема сопротивления при проектировании высокоскоростных печатных плат

При проектировании печатных плат характеристический импеданс платы с регулируемым импедансом и схемы беспокоит многих китайских инженеров. В этой статье представлены основные свойства, методы расчета и измерения характеристического импеданса с помощью простого и интуитивно понятного метода.

в скоростном проектировании одним из наиболее важных и часто встречающихся вопросов является характеристическое сопротивление управляющих панелей и линий. прежде всего понять определение линии передачи: линия передачи состоит из двух проводников с определенной длиной, один проводник используется для передачи сигнала, другой - для получения сигнала (запомнить понятие "контура", а не "заземления"). в многослойных пластинах каждая линия является составной частью линии передачи, а прилегающие исходные уровни могут использоваться в качестве второй линии или контура. ключ к тому, чтобы линия стала "высокой характеристикой" линии передачи, заключается в том, чтобы сохранить ее характеристики импедансов в течение всей линии.

Превращение печатных плат в «плату с управляемым импедансом» означает, что характеристический импеданс всех цепей должен соответствовать заданному значению, обычно от 25 до 70 Ом. В многослойной печатной плате ключом к хорошей характеристике линии передачи является постоянство характеристического импеданса по всей линии.

но что же это за характеристическое сопротивление? простейшим способом понять характеристическое сопротивление является просмотр того, что происходит с сигналом в процессе передачи. при перемещении вдоль линии передачи с одним и тем же поперечным сечением это похоже на микроволновую передачу, показанную на рисунке 1. Допустим, одно напряжение в 1 вольт в шаговой волне добавляется к этой линии передачи. например, 1 - вольтовый аккумулятор подключен к передней части линии передачи (между линией передачи и контуром). после подключения сигнал волны напряжения распространяется по линии со скоростью света. скорость распространения обычно составляет около 6 дюймов / НС. Конечно, этот сигнал на самом деле является разницей напряжения между линией передачи и кольцевой цепью, которую можно измерить с любой точки линии передачи и соседней точки контура.

способ Зена заключается в том, чтобы "генерировать сигнал", а затем распространять его вдоль линии передачи на скорости 6 дюймов в секунду. Первая 0.01 НС двигается вперед на 0.06 дюйма. в это время линия отправления имеет избыточный положительный заряд, петля имеет избыточный отрицательный заряд. именно разница между этими двумя зарядами позволяет поддерживать разницу в 1 вольт между двумя проводниками. Эти два проводника образуют конденсатор.

В течение следующих 0,01 НС, чтобы напряжение линии передачи 0,06 дюйма было скорректировано с 0 до 1 вольт, необходимо добавить положительный заряд к линии передачи и добавить отрицательный заряд к линии приема. каждый шаг на 0,06 дюйма должен быть добавлен положительный заряд к линии передачи, в цепи добавлен отрицательный заряд. каждый 0,01 НС, другая часть линии передачи должна быть заряжена, а затем сигнал начинает распространяться по этой части. заряд поступает с передней части линии передачи. при движении вдоль этой линии Он заряжает непрерывную часть передающей линии и таким образом образует разницу напряжения в 1 вольт между линией передачи и кольцом. при каждом шаге вперед на 0,01 НС из батареи накапливается определенный заряд (Q), а постоянная мощность (Q) из батареи, выходящая через постоянный интервал времени (t), является постоянным током. отрицательный ток, входящий в кольцевую цепь, фактически идентичен прямому току, прошедшему через кольцевую цепь, которая как раз находится на передней части сигнальной волны. ток переменного тока образуется через конденсатор, образующийся по верхней и нижней линиям, и заканчивается полным циклом.

линейное сопротивление

Когда сигнал распространяется по линии передачи, непрерывный 0,06-дюймовый сегмент передачи заряжается раз в 0 секунд.01 наносекунды. При получении постоянного тока от источника, линия передачи выглядит как импеданс, его значение импеданса постоянно, Это можно назвать «волновым импедансом» линии передачи.

Аналогичным образом, когда сигнал распространяется вдоль линии в течение 0,01 НС, какой ток может увеличить напряжение на этом шаге до 1 в? Речь идет о концепции мгновенного сопротивления.

с точки зрения батареи, если сигнал распространяется вдоль линии передачи на стабильной скорости и линия передачи имеет одно и то же поперечное сечение, то каждый шаг в пределах 0,01 НС требует одинакового количества электричества для получения одинакового напряжения сигнала. когда следовать по этой линии, она вырабатывает одно и то же мгновенное сопротивление, которое считается характеристикой линии передачи, известной как характеристическое сопротивление. Если сигнал на каждом шаге процесса передачи имеет такое же полное сопротивление, то линия передачи может считаться контролируемой линией передачи сопротивлений.

временное сопротивление или характеристическое сопротивление очень важны для качества передачи сигнала. в процессе передачи, если сопротивление следующего шага приравнивается к сопротивлению предыдущего шага, работа может быть гладкой, но если сопротивление изменяется, то возникают некоторые проблемы.

для получения оптимального качества сигнала, внутреннее соединение предназначено для поддержания устойчивости сопротивления в процессе передачи сигнала. Во - первых, характеристическое сопротивление линии передачи должно быть стабильным. Поэтому производство управляемых импедансов становится все более важным. Кроме того, для поддержания устойчивости временного сопротивления при передаче сигнала используются и другие методы, такие, как минимальная длина остаточного провода, удаление конца и использование целого провода.

расчет характеристического сопротивления

Простая модель характеристического импеданса: Z=V/I, Z представляет собой импеданс каждого шага в процессе передачи сигнала, V представляет собой напряжение, когда сигнал поступает в линию передачи, а I представляет собой ток. I=±Q/±t, Q представляет собой электричество, а t - время каждого шага.

электричество (от батареи): Q = C * V, C - конденсатор, V - напряжение от имени. длина ноги трубки считается скоростью, затем умножается на время t, необходимое для каждого шага, и получается формула: треугольник C = CL * v * (Дельта ±) t, Мы можем получить индивидуальные импеданцы: Z = V / I = V / (Q / t) = V / (C * V / t) = V / (CL * V * (±) t * V / t) = 1 / (CL * V)

можно заметить, что характеристическое сопротивление связано с удельной длиной линии передачи и скоростью передачи сигнала. для проведения различия между характеристиками сопротивлений и фактическим сопротивлением Z мы добавим 0 после Z.

Если мощность единицы длины линии передачи и скорость передачи остаются неизменными, то характеристическое сопротивление линии передачи также остается неизменным. такое простое объяснение позволяет увязать здравый смысл емкости с новой теорией характеристического импеданса. Если мощность линии передачи увеличивается на единицу длины, например, толстая линия передачи, то характеристическое сопротивление линии передачи может быть снижено.

измерение характеристического сопротивления

при соединении батареи с линией передачи (если предположить, что импеданцы в то время составляли 50 ом) соединять омиметр с оптическим кабелем RG58 длиной 3 фута. как измерять бесконечное сопротивление в это время? сопротивление любой линии передачи связано со временем. если сопротивление волоконно - оптического кабеля измеряется в течение более короткого периода времени, чем отражение волоконно - оптического кабеля, то измеряется сопротивление "волны" или характеристическое сопротивление. Но если ждать достаточно долго, пока энергия не вернется и не будет принята, измеренное сопротивление изменится. В общем, импедансное значение после отскока вверх и вниз достигнет стабильного предела.

для оптических кабелей длиной 3 фута измерение импеданса должно быть завершено в течение 3 нм / С. TDR (измеритель отражения часового поля) может это сделать, и он может измерять динамическое сопротивление линии передачи. если в течение 1 секунды измерять сопротивление 3 - х футовых волоконно - оптических кабелей, то сигнал будет отражать миллионы раз, что приведет к различным "волнистым" сопротивлениям.

Выше приведен ответ на вопрос о характеристическом импедансе в быстром проектировании Технология печатных плат.