Новости PCB - характеристическая импеданс

В последние годы, an increasingly important issue in the field of high-speed design is the design of circuit boards with controlled impedance and the characteristic impedance of interconnect lines on the PCB board. Однако, for non-electronic design engineers, Это также самый запутанный и наглядный вопрос.. Even many electronic design engineers are equally confused about this. Эта информация вкратце проиллюстрирует характеристическое сопротивление, hoping to help you understand the most basic quality of the transmission line.

Что такое линия передачи?

Что за линия передачи? два проводника с определенной длиной образуют линию передачи. один из проводников стал каналом передачи сигналов, а другой проводник образует путь возвращения сигнала (здесь мы упоминаем путь возвращения сигнала, который, по сути дела, является той землей, которую все обычно понимают, но для удобства описания временно забывают о концепции земли). при проектировании многослойных схем каждая связка PCB представляет собой проводник в линии передачи, которая использует соседнюю опорную поверхность в качестве второго проводника или пути возвращения сигнала линии передачи. Какая связь между PCB - это хорошая линия передачи? обычно, если на одном и том же PCB - соединении характеристическое сопротивление везде одно и то же, то такая линия передачи становится высококачественной линией передачи. Какие платы называются схемами с управляемым сопротивлением? плата с регулируемым сопротивлением означает, что все линии передачи PCB, имеющие характеристики сопротивлений, соответствуют единому целевому стандарту. обычно это означает, что все линии передачи имеют характеристики сопротивлений между 25 - й и 70 - й - й.

По сигналу

The most effective way to consider the characteristic impedance is to examine what the signal itself sees when it propagates along the transmission line. упрощение обсуждения этого вопроса, условная линия передачи, and the cross section of the transmission line is consistent when the signal propagates along the transmission line.

к линии передачи добавляется ступенчатый сигнал с амплитудой 1 в. шаговый сигнал - это элемент 1V, соединяемый с передней частью, соединяющий между линией сигнала и контуром. при открытии батареи форма сигнала напряжения будет распространяться в диэлектрике со скоростью света около 6 дюймов / сек (почему сигнал распространяется так быстро, а не приблизительно 1 см / сек, что является другой темой, более не рассматривается здесь). Конечно, есть традиционное определение сигнала. сигнал определяется как разница в напряжении между линией сигнала и траекторией возвращения, обычно достигаемая путем измерения разницы в напряжении между любой точкой линии передачи и маршрутом возвращения соседнего сигнала.

сигнал передается вперед по линии передачи с скоростью 6 дюймов в секунду. что ждёт сигнал в процессе передачи? в интервале между первым 10ps и первым сигналом, сигнал двигается по линии передачи на расстояние 0,06 дюйма. Предположим, что время блокировки в данный момент, учитывая ситуацию на линии передачи. в этом отрезке пути передача сигнала между этой линией передачи и соответствующим соседним сигналом обратного пути устанавливает постоянную амплитуду сигнала 1V. Это означает, что дополнительный положительный заряд и дополнительный отрицательный заряд накапливаются в этой части линии передачи и на соответствующем обратном пути, чтобы установить стабильное напряжение. именно разность этих зарядов между двумя проводниками создает и поддерживает стабильный 1V - сигнал напряжения между проводниками, создающий емкость между двумя проводниками.

в это время, линия передачи за линией передачи сигнала перед волной не знала, что будет распространение сигнала, поэтому напряжение между линией сигнала и траекторией возвращения остается на нуле. В течение следующих 10 ps - интервалов сигнал будет передаваться на определённое расстояние вдоль линии передачи. Поскольку сигнал продолжает распространяться, будет установлена линия передачи 1V между другим отрезком длиной 0,06 дюйма и соответствующим маршрутом возвращения сигнала. напряжение сигнала. для этого необходимо ввести определенное количество положительного заряда в сигнальную линию и ввести такое же количество отрицательного заряда в обратном направлении сигнала. для каждого сигнала на 0,06 дюйма, передаваемого вдоль линии передачи, более положительный заряд будет введен в сигнальную линию, более отрицательный заряд будет вводить сигнал обратно в путь. через каждые 10 ps интервал, другой отрезок линии передачи будет заряжен до 1V, сигнал будет продолжать распространяться по направлению линии передачи.

Откуда взялись эти расходы? Ответ исходит из источника сигнала, который мы используем для предоставления ступенчатого сигнала и подключения к передней части линии передачи. когда сигнал распространяется по линии передачи, сигнал будет непрерывно заряжать участок линии передачи, чтобы обеспечить создание и поддержание напряжения в 1 V между линией сигнала и любым местом обратного пути передачи сигнала. каждые 10ps интервал времени, сигнал будет передаваться на определенном расстоянии от линии передачи, а из электрической системы будет извлекаться определенное количество зарядов, которые остаются без ответа. батареи в течение определенного периода времени обеспечивают определенное количество электрического заряда для формирования постоянного тока сигнала. положительный ток поступает в сигнальную линию от аккумулятора, а отрицательный ток того же размера протекает через сигнальный контур.

отрицательный ток в потоке сигнализации идентичен прямому току в линии входящей сигнализации. Кроме того, в положении волнового фронта сигнала ток переменного тока протекает через конденсатор, образующий сигнальные и сигнальные контуры, и заканчивает сигнальный контур.

характеристическое сопротивление линии передачи

с точки зрения батареи, как только конструктор соединяет провода батареи с передней линией передачи, ток из батареи всегда будет постоянным, и сигнал напряжения будет стабильным. Кто - нибудь может спросить, что это за электронный элемент? при добавлении сигнала постоянного напряжения он будет сохранять постоянное значение тока, которое, конечно, является сопротивлением.

для батарей, когда сигнал распространяется вперед по линии передачи, каждые 10 ps интервал времени, будет добавлен новый отрезок передачи 0,06 дюйма, заряд до 1V. новые и дополнительные количества электричества, полученные от аккумуляторов, обеспечивают стабильность аккумуляторов. ток извлекает из батареи постоянный ток, линия передачи соответствует резистору, сопротивление постоянство. Мы называем это волновым сопротивлением линии передачи.

Аналогичным образом, когда сигнал распространяется вперед вдоль линии передачи, каждый раз, когда он распространяется на определенное расстояние, сигнал постоянно обнаруживает электрические условия линии сигнала и пытается установить сопротивление при дальнейшем распространении сигнала. как только сигнал добавляется к линии передачи и распространяется вдоль линии передачи, сигнал сам по себе проверяет, сколько электрических токов необходимо для зарядки длины линии передачи, распространяемой в интервале 10ps, и зарядит эту часть отрезка передачи на 1V. Это мгновенная величина сопротивления, которую мы должны проанализировать.

с точки зрения самих батарей, если сигнал распространяется в направлении линии передачи с постоянной скоростью и если предполагается, что линия передачи имеет равномерное поперечное сечение, то длина распространения сигнала (например, расстояние между сигналом и интервалом в 10ps) будет фиксированной; Затем вы должны получить тот же объем электричества из батареи, чтобы эта часть линии передачи была заряжена к тому же сигнальному напряжению. при каждом постоянном расстоянии распространения сигнала аккумулятор получает тот же ток, что и сигнальное напряжение. в процессе распространения сигнала, мгновенное сопротивление линии передачи где бы то ни было одно и то же.

в процессе распространения сигнала вдоль линии передачи, если в каждом месте линии передачи есть равномерная скорость распространения сигнала, а также емкость на единицу длины, то сигнал в процессе распространения всегда будет видеть полное равномерное мгновенное сопротивление. Поскольку сопротивление остается неизменным на всей линии передачи, мы даем конкретное название, которое обозначает характеристики данной характеристики или специфической линии передачи, известной как характеристическое сопротивление линии передачи. характеристическое сопротивление означает мгновенное сопротивление, видимое при распространении сигнала по линии передачи. если при распространении сигнала вдоль линии передачи, то характерные импеданцы сигнала остаются неизменными, то линия передачи называется линией передачи управляемого импеданса.

характеристическое сопротивление линии передачи является наиболее важным элементом конструкции

The instantaneous impedance or characteristic impedance of the transmission line is the most important factor that affects the signal quality. если сопротивление между интервалами распространения соседних сигналов останется неизменным во время распространения сигнала, then the signal can propagate forward very smoothly, обстоятельства стали очень простыми. если есть разница между интервалами распространения соседних сигналов, or the impedance changes, часть энергии сигнала будет отражаться обратно, непрерывность передачи сигнала также может быть нарушена.

для обеспечения оптимального качества сигналов целью межсоединений сигналов является обеспечение максимальной постоянства импедансов, встречающихся в процессе передачи. Это означает, в основном, сохранение постоянства сопротивления линии передачи. Таким образом, проектирование и производство панелей PCB с контролируемым сопротивлением становится все более важным. Что касается любых других методов проектирования, таких, как сведение к минимуму длины пальцев, согласование терминалов, соединение цепей хризантем или ветвей и т.д., то все это делается для того, чтобы сигнал мог видеть последовательное мгновенное сопротивление.

расчет характеристического сопротивления

From the above simple model, Мы можем толкать значение выходного сопротивления, То есть, the value of the instantaneous impedance seen during the transmission of the signal. импеданс z, видимый в каждом интервале распространения сигнала, соответствует основному определению импеданса

Z = V / I

напряжение здесь V означает напряжение сигнала, добавленное к линии передачи, текущий момент означает, что в каждом интервале, не попадая в ячейку, вы получаете общий заряд от батареи., поэтому

I = Q / t

заряд входящего в передаточную линию (в конечном счете заряд поступает из источника сигнала) используется для создания емкости с зарядом в напряжение V между новой линией сигнала и траекторией обратного пути в процессе передачи сигнала

Ctrl = V игра C

Мы можем установить связь между емкостью сигнала, генерируемого на определенном расстоянии в процессе распространения, и емкостью CL и скоростью U, передаваемой по линии передачи на единицу длины линии передачи. В то же время дальность перемещения сигнала - скорость U умножена на интервал t

C = (CLU) Cl

в сочетании со всеми уравнениями мы можем вывести временное сопротивление:

Z = V / I=V/(δQ/δt)=V/(VδC/δt)=V/(V CL U δt /δt)=1/(CL U)

можно видеть, что временное сопротивление зависит от емкости и скорости передачи сигнала на единицу длины линии передачи. Это также может быть искусственно определено как характеристическое сопротивление линии передачи. для проведения различия между характеристиками импеданса и действительным сопротивлением Z в характеристическом импедансе была добавлена специальная отметка 0. характеристическое сопротивление линии передачи сигналов было получено путем вышеописанной экстраполяции:

- 1 / (CL U)

Если емкость на одну единицу длины линии передачи и скорость распространения сигнала на линии передачи остаются неизменными, то линия передачи имеет постоянный характеристический импеданс в пределах ее длины. Эта линия передачи называется линия передачи управляемого импеданса.

из приведенного выше краткого описания видно, что некоторые визуальные знания о емкости можно увязать с новыми визуальными знаниями о характерных сопротивлениях. Иными словами, если в PCB будет увеличена ширина сигнальной проводки, то будет увеличена емкость на единицу длины линии передачи, и будут снижены характерные сопротивления линии передачи.

интересная тема

О характеристическом импедансе линии передачи часто слышат недоумение. According to the above analysis, соединять источник сигнала с линией передачи, you should be able to see a certain value of the characteristic impedance of the transmission line, например, 50Ω. Однако, if you connect an ohmmeter to the same 3-foot-long RG58 cable, измеряемое сопротивление бесконечно.

The answer to the question is that the impedance value seen from the front end of any transmission line changes with time. если измерить сопротивление кабеля достаточно короткое время, чтобы соответствовать времени, когда сигнал движется в кабеле и обратно, Вы можете измерить волновое сопротивление кабеля или характеристическое сопротивление кабеля. Однако, if you wait for enough time, часть энергии будет отражаться обратно и обнаружена измерительными приборами. сейчас, the impedance change can be detected. обычно, in this process, импеданцы будут изменяться как до, так и после, пока их число не достигнет полного сопротивления.. достигнуть устойчивого состояния: если конец кабеля откроется, конечное значение импеданса бесконечно, and if the end of the cable is short-circuited, конечный импеданс.

для кабеля RG58 длиной в 3 фута процесс измерения сопротивления должен быть завершен в пределах интервала менее 3 НС. Вот что нужно сделать со счетчиком времени (TDR). TDR может измерить динамическое сопротивление линии передачи. Если для измерения сопротивления трехметрового кабеля RG58 требуется 1 s, то сигнал отражается миллионы раз и навсегда в течение этого промежутка времени, то вы можете получить совершенно иные значения сопротивления, чем огромное изменение импеданса, конечный результат будет бесконечным, так как терминал кабеля открыт.

The above is the introduction of characteristic impedance. Ipcb также предоставляет Производители PCB and PCB manufacturing technology.