Новости PCB - Проблема сопротивления в скоростном проектировании

в скоростном проектировании многие китайские инженеры беспокоят характерные импеданцы управляемых щитов и схем. в данной статье дается описание основных свойств, расчётов и методов измерения характеристического импеданса простым наглядным способом.

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.

ключ к превращению платы в "щит управляемых сопротивлений" заключается в том, чтобы все схемы имели характеристическое сопротивление до заданного значения, обычно от 25 до 70 ом. в одном многослойная плата PCB, ключ к хорошей характеристике линии передачи - постоянство характеристического импеданса во всей линии.

Но характеристическое сопротивление? The easiest way to understand characteristic impedance is to look at what the signal encounters during transmission. при перемещении по линии передачи с одинаковым поперечным сечением, this is similar to the microwave transmission shown in инжирure 1. Предположим, что одновольтное напряжение шаговой волны добавляется к этой линии передачи. например, a 1 volt battery is connected to the front end of the transmission line (it is located between the transmission line and the loop). соединение сразу, распространение сигнала волны напряжения по линии. Распространение информации, its speed is usually about 6 inches/наносекунда. Of course, Этот сигнал фактически является разницей напряжения между линией передачи и кольцом, Она может измеряться с любой точки линии передачи и соседней точки контура. Fig. 2 is a schematic diagram of the transmission of the voltage signal.

способ Зена "генерировать сигнал" и затем распространять его вдоль линии передачи на скорости 6 дюймов в секунду. имя до 0.01 НС прогресс 0.06 inches. сейчас, the sending line has excess positive charge, Этот контур имеет слишком много отрицательных зарядов. It is the difference between these two kinds of charges that maintains the 1 volt voltage difference between the two conductors. Эти два проводника образуют конденсатор.

In the next 0.01 НС, to adjust the voltage of a 0.линия передачи на 6 дюймов от 0 до 1 вольт, необходимо добавить положительный заряд к линии передачи, а также отрицательный заряд к линии приема. каждые 0.06 inch of movement, необходимо добавить положительный заряд к линии передачи, and more negative charge must be added to the loop. каждые 0.01 НС, Необходимо зарядить другой участок линии электропередач, затем сигнал начинает распространяться по этой части. The charge comes from the battery at the front end of the transmission line. По этой линии, Он заряжает непрерывную часть линии передачи, Таким образом, разница напряжения в 1 вольт между линией передачи и петлей. Every time 0.вперед - 01 НС / с, some charge (±Q) is obtained from the battery, and the constant power (±Q) flowing out of the battery in a constant time interval (±t) is a constant current. отрицательный ток в цепи впрыска практически такой же, and it is just at the front end of the signal wave. весь цикл, образующийся ток переменного тока через конденсатор. The process is shown in Figure 3.

Line impedance

For batteries, когда сигнал распространяется вдоль линии передачи, the continuous 0.06 дюймов передача отрезка заряд один раз в 0 секунд.01 nanoseconds. при получении постоянного тока от источника, the transmission line looks like an impedance, его импедансное значение постоянное, Это можно назвать линией передачи "волновым сопротивлением".

Similarly, когда сигнал распространяется вдоль линии, before the next step, до 0.01 nanoseconds, which current can increase the voltage of this step to 1 volt? Это относится к понятию мгновенного сопротивления.

с точки зрения батареи, if the signal propagates along the transmission line at a stable speed, линия передачи имеет одно поперечное сечение, 0 каждый шаг требует одинаковых расходов.01 НС - секунда, чтобы создать одно и то же напряжение сигнала. When going along this line, оно произведет одно и то же мгновенное сопротивление, which is regarded as a characteristic of the transmission line and is called the characteristic impedance. Если характер сигнала на каждом шаге процесса передачи будет одинаковым, затем линия передачи будет рассматриваться как линия передачи управляемого импеданса.

Instantaneous impedance импеданс или характеристики is very important to the quality of signal transmission. в процессе перехода, if the impedance of the next step is equal to the impedance of the previous step, работа может идти успешно, but if the impedance changes, будут проблемы.

для достижения оптимального качества сигнала, the design goal of the internal connection is to keep the impedance as stable as possible during the signal transmission process. фёрст, the characteristic impedance of the transmission line must be kept stable. поэтому, the production of controllable impedance boards becomes more and more important. Кроме того, other methods such as the shortest remaining wire length, для поддержания стабильности мгновенных сопротивлений при передаче сигналов, используется также удаление конца и использование целого провода.

Calculation of characteristic impedance

Simple characteristic impedance model: Z=V/I, импеданс на каждом шаге в процессе передачи сигнала от имени z, напряжение при входе сигнала в передающую линию, and I represents the current. I = ±Q/±t, Q - представитель, and t represents the time of each step.

Electricity (from battery): ±Q=±C*V, емкость с - представитель, V - представительный напряжение. The capacitance can be deduced by the capacity CL per unit length of the transmission line and the signal transmission speed v. величина длины штыря рассматривается как скорость, затем умножить на время, необходимое для каждого шага t, then the formula is obtained: ±C=CL*v*(±)t.

сочетание вышеперечисленных элементов, we can get the characteristic impedance:

Z=V/I = V/(±Q/±t)=V/(±C*V/±t)=V/(CL*v*(±)t*V/±t)=1/(CL *v)

It can be seen that the characteristic impedance is related to the unit length capacity of the transmission line and the signal transmission speed. для разделения характеристического и фактического сопротивления z, мы добавим 0 за Z. The characteristic impedance of the transmission line is: Z0=1/(CL*v)

If the capacity per unit length of the transmission line and the signal transmission speed remain unchanged, характеристическое сопротивление линии передачи также остается неизменным. такое простое объяснение позволяет увязать здравый смысл емкости с теорией вновь открывшихся характеристик сопротивлений. Если длина линии передачи увеличивается, such as thickening the transmission line, характеристическое сопротивление линии передачи может уменьшиться.

Characteristic impedance measurement

When the battery is connected to the transmission line (assuming the impedance is 50 ohms at the time), соединять часы омега с оптическим кабелем RG58 длиной в 3 фута. как измерить бесконечное сопротивление на этот раз? сопротивление любой линии передачи зависит от времени. If you measure the impedance of the fiber optic cable in a shorter time than the reflection of the fiber optic cable, ты измеряешь сопротивление "волны", or characteristic impedance. But if you wait long enough until the energy is reflected back and received, После измерения можно обнаружить изменение импеданса. Вообще говоря, the impedance value will reach a stable limit value after rebounding up and down.

оптический кабель длиной в 3 фута, the impedance measurement must be completed within 3 nanoseconds. TDR (Time Domain Reflectometer) can do this, it can measure the dynamic impedance of the transmission line. если в течение 1 секунды измерять сопротивление 3 - х футового волоконно - оптического кабеля, the signal will be reflected back and forth millions of times, resulting in different "surge" impedances.

The above is an introduction to the characteristic impedance problem in high-speed design. Ipcb также предоставляет Производители PCB and PCB manufacturing technology.