Технология PCB - что будет с линией передачи платы

The PCB transmission line contains at least two wires-one for the signal and the other for the return path. комплекс плата цепи net is a combination of this simpler transmission line structure. с точки зрения проектирования PCB, understanding these structures (microstrip, stripline, and coplanar) is beneficial to designers and manufacturers.

сколько потерь в линии электропередачи?

The transmission line structure has different loss mechanisms. The total loss of the PCB transmission line is called the insertion loss (αt). It is the sum of conductor loss (αc), dielectric loss (αd), radiation loss (αr) and leakage loss (αl).

* t = * c + c + c ± d + c ± d + ± r ± l +

Поскольку PCB обладает очень высоким объемным сопротивлением, последствия утечки могут быть незначительными. потеря радиации - это потеря энергии из цепи из - за радиоактивного излучения. Эти потери зависят от частоты, диэлектрической проницаемости (ДК) и толщины. для конкретных линий передачи, при более высокой частоте потери будут гораздо выше. для одной и той же цепи при использовании более тонких подложек и более высоких значений Dk потери радиации будут меньше.

в данной статье, we will only discuss the transmission line loss related to the conductor loss (αc) caused by the signal trace resistance and the dielectric loss (αd) caused by the PCB диэлектрик, последний связан с убытками/dissipation factor to measure.

* t = отключение ±c +

механизм характеристического сопротивления и потери

В предыдущих сериях PCB, we gave you the characteristic impedance of a transmission line (it is the impedance seen by the signal and has nothing to do with frequency):

R = линейное сопротивление проводника на единицу длины (pul)

L = индуктивность цепей проводника pul

G = проводимость между линией сигнала и траекторией возвращения (из - за диэлектрика) импульсов

C = емкость pul между линией сигнала и траекторией возврата (с увеличением DC диэлектрика)

For a uniform transmission line, R, L, G, and C are the same at every point, Поэтому Zc имеет одинаковое значение в каждой точке линии передачи.

для синусоидального сигнала, передаваемого по линии f (перевод 13730х2х137х2х2х2х1f), напряжение и текущее выражение различных точек и времени показаны ниже:

в формуле, в которой все остальные блоки ± и ² представляют собой физический и мнимый элемент потерь линии передачи PCB, описанной в следующей формуле:

на частотах, которые нас интересуют, R < L > и G < C, поэтому:

и: потеря линии передачи PCB:

Это означает, что распространение волн с задержкой на единицу длины в сторону потери линии передачи PCB, and attenuates as it propagates along the line.

коэффициент ослабления сигнала на линиях передачи длины l составляет:

коэффициент затухания или потери сигнала обычно обозначается db.

поэтому, the dB loss is proportional to the line length. поэтому, we can express the above as dB loss per unit length:

обычно мы игнорируем минус и помним, что это потеря db, всегда вычитаемая из силы сигнала в db.

Общие потери при вставке, также называемые линией передачи на единицу длины, описаны следующим образом:

В настоящее время составляющая потерь R / Z0 прямо пропорциональна r (сопротивление на единицу длины), что называется потерей проводника, вызванной сопротивлением проводника, образующего передаточную линию. потеря части GZ0 прямо пропорциональна проводимости диэлектрика G - диэлектрика, именуемого диэлектриком, выраженная "alfa" d.

где R - сопротивление проводника на дюйм.

сейчас, there are two conductors in the PCB transmission line-the signal trace and the return path.

обычно путь возвращения является плоской поверхностью, однако обратный ток не равномерно распределен по плоской поверхности. можно доказать, что большая часть тока сосредоточена на полосе, в три раза превышающей ширину линии сигнала, прямо внизу линии сигнала.

сопротивление сопровождения сигнала в линии передачи PCB

равное участие всей площади поперечного сечения линии сигнала в сигнальном токе? The answer is: not always the case-it depends on the frequency of the signal.

при очень низкой частоте до 1 МГц можно предположить, что весь проводник участвует в сигнальном токе, и поэтому Rsig идентичен сопротивление "Альфа" с траектории сигнала, а именно:

Translation * * = удельное сопротивление меди линии передачи PCB (ом - дюйм)

W - странствие = ширина линии, в дюймах в единицах (например, 5 - мильная или 0005 "линия 50 ом)

T = trace thickness in inches (usually ½oz to 10oz, То есть, 0.0007" to 0.0014")

например, для записи шириной 5 миль:

For our purposes, нас интересует сопротивление переменного тока на частоте f. Here, скин - эффект. According to the skin effect, ток на частоте f распространяется только на определённую глубину, which is called the skin depth of the conductor

Как видно из вышесказанного, при 4мгц глубина поверхности равна толщине меди 1oz, а при 15мгц - толщине меди 15oz. глубина тока сигнала выше 15 МГц составляет менее 0,7 мм и уменьшается с увеличением частоты.

Поскольку мы здесь обеспокоены поведением высоких частот, мы можем безопасно предположить, что т больше глубины кожи на интересующих частотах, поэтому мы будем использовать глубину кожи вместо т в формуле сигнального сопротивления. Итак, теперь у нас есть:

Мы используем 2 выключения, потому что ток используется во всех перифериях проводника. технически, 2W можно заменить 2 (W + T).

обратный сигнал распространяется по поверхности, которая ближе всего к сигнальной линии, только по толщине бита, ее сопротивление может быть приближено к:

Increased conductor loss due to copper surface roughness at the conductor-dielectric interface

It is important to know that in the плата цепи, the "copper conductor-dielectric interface" is never smooth (if it is smooth, the copper conductor is easily peeled from the dielectric surface); it is roughened into a tooth-like structure to increase the circuit The peel strength of the conductor on the board.