Технология PCB - проектирование платы с управляющим сопротивлением и характеристическое сопротивление межсоединений

В последние годы, в области скоростного проектирования плата цепиs с контролируемым импедансом и характеристическим импедансом соединительных линий на плата цепи. Однако, для неэлектронных инженеров-проектировщиков, Это также довольно запутанный и непонятный вопрос. Даже многие инженеры, занимающиеся разработкой электронных устройств, не менее озадачены этим вопросом.

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 вдоль линии передачи, интервал между 10 ps и каждые 10 ps, будет добавлен новый отрезок передачи 0,06 дюйма, чтобы зарядить 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.

Аналогично, когда сигнал движется вперед по линии передачи, на каждом определенном расстоянии, которое он проходит, сигнал будет постоянно исследовать электрическую среду сигнальной линии и пытаться определить импеданс сигнала при дальнейшем движении вперед. После того как сигнал был добавлен в линию передачи и распространился вдоль линии передачи, сигнал сам исследует, сколько тока необходимо для зарядки длины линии передачи, распространяемой в интервале времени 10ps, и поддержания заряда этой части сегмента линии передачи на уровне 1V. Это и есть мгновенное значение импеданса, которое мы хотим проанализировать.

С точки зрения самой батареи, если сигнал распространяется вдоль направления линии передачи с постоянной скоростью, и если предположить, что линия передачи имеет однородное сечение, то каждый раз, когда сигнал распространяется на фиксированную длину (например, на расстояние, на которое сигнал распространяется за интервал времени в 10 с), ему необходимо получить одинаковое количество заряда от батареи, чтобы этот участок линии передачи был заряжен до одинакового напряжения сигнала. Каждый раз, когда сигнал распространяется на фиксированное расстояние, от аккумулятора будет получен одинаковый ток, и напряжение сигнала будет поддерживаться постоянным. В процессе распространения сигнала мгновенный импеданс везде на линии передачи одинаков.

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 очень важным элементом конструкции

временное сопротивление линии передачи или характеристическое сопротивление является очень важным фактором, влияющим на качество сигнала. если сопротивление между интервалами распространения соседних сигналов останется неизменным во время распространения сигнала, сигнал может распространяться очень плавно, ситуация становится очень простой.

Для обеспечения лучшего качества сигнала, целью интерференции сигналов является обеспечение максимальной постоянства импедансов, встречающихся в процессе передачи сигналов.. это в основном означает поддержание постоянства характеристического сопротивления линии передачи. Therefore, проектная сумма изготовление печатных плат все более важное значение приобретает управляющее сопротивление. Что касается других навыков проектирования, например, уменьшить длину пальца, terminal matching, соединение или ветвь хризантемы, etc., все это для того, чтобы сигнал мог видеть последовательное временное сопротивление.

Расчет характеристического импеданса

Из приведенной выше простой модели можно вывести значение характеристического импеданса, то есть значение мгновенного импеданса, наблюдаемого во время передачи сигнала. Импеданс Z, наблюдаемый сигналом в каждом интервале распространения, соответствует основному определению импеданса

Z=V/I

Напряжение V здесь относится к напряжению сигнала, добавленного к линии передачи, а ток I относится к общему количеству заряда δQ, полученного от батареи за каждый интервал времени δt, так что

I=δQ/δt

Заряд, поступающий в линию передачи (заряд в конечном итоге поступает от источника сигнала), используется для зарядки емкости δC, образованной между вновь добавленной сигнальной линией и обратным путем в процессе распространения сигнала, до напряжения V, поэтому

δQ=VδC

Мы можем связать емкость, вызванную прохождением сигналом определенного расстояния в процессе распространения, с величиной емкости CL на единицу длины линии передачи и скоростью U распространения сигнала по линии передачи. В то же время, расстояние, которое проходит сигнал, равно скорости U, умноженной на интервал времени δt. поэтому

δC=CLUδt

Объединив все вышеприведенные уравнения, мы можем получить мгновенный импеданс в виде:

Z=V/I=V/(δQ/δt)=V/(VδC/δt)=V/(VCLUδt/δt)=1/(CLU)

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:

Z0 = 1/(CLU)

Если емкость и скорость распространения сигнала на единицу длины линии передачи остаются неизменными, то линия передачи в пределах ее длины имеет постоянное характеристическое сопротивление. 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 печатная плата будет увеличена ширина сигнальной проводки, то будет увеличена емкость на единицу длины линии передачи, и будут снижены характерные сопротивления линии передачи.

интересная тема

Что касается характерных импедансов линии передачи, то часто звучат запутанные заявления. В соответствии с вышеприведенным анализом, после подключения источника сигнала к линии передачи, вы должны быть в состоянии увидеть специфическое значение характеристического сопротивления линии передачи, например 50 отключений). Однако, если часы омега соединяются с одним и тем же кабелем RG58 длиной в 3 фута, измеренные импеданцы безграничны. ответ на этот вопрос заключается в том, что величина импеданса, которую можно увидеть в начале любой линии передачи, будет меняться с течением времени. если измерить сопротивление кабеля достаточно короткое время, чтобы соответствовать времени, когда сигнал движется в кабеле и обратно, то можно измерить сопротивление волны кабеля или характеристики кабеля. Однако, если вы ждете достаточно времени, часть энергии будет отражаться обратно и обнаружена измерительными приборами. при этом можно обнаружить изменения импеданса. обычно в этом процессе импеданцы меняются в сторону и обратно, до тех пор, пока их число не изменится. достижение устойчивого состояния: если кабельный конец цепи, то конечный импеданс имеет бесконечное значение, если конец кабеля короткое замыкание, то конечный импеданс нулевое.

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 кабеля RG58 длиной в 3 фута требуется интервал в 1 С, то сигнал отражается миллионы раз и навсегда в течение этого интервала, тогда вы можете получить совершенно иные значения сопротивления, чем значительные изменения сопротивления, конечный результат будет бесконечным, так как терминал кабеля открыт.

Выше приведено описание контролируемого импеданса печатная плата проектное и характеристическое сопротивление межсоединений