Технология PCB - аналитическое сопротивление

В последние годы, an increasingly important issue in the field of high-speed design is the design of circuit доскаs with controlled impedance and the characteristic impedance of interconnect lines on the circuit доска. However, for non-electronic design engineers, this is also the most confusing and least intuitive problem. даже многие инженеры - Дизайнеры. This information will give a brief and intuitive introduction to the characteristic impedance, надежда поможет вам понять основные качества линии передачи.

Что за 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 говорим о пути возвращения сигнала, который обычно понимается каждым, но для удобства описания временно забывается о земле. эта концепция). 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 в 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.

с точки зрения сигнала

наиболее эффективный способ учитывать характеристическое сопротивление - наблюдать за тем, что происходит при распространении сигнала по линии передачи. 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 вдоль линии передачи на скорости 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.

за фазой передачи сигнала не ясно, будет ли 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, once the design engineer connects the lead of the battery to the front end of the transmission line, ток из батареи всегда постоянный, and the voltage signal is kept stable. Кто - то может спросить, what kind of electronic components have such behavior? при добавлении сигнала постоянного напряжения, it will maintain a constant current value, Конечно, это сопротивление..

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 отрезок, на котором он распространяется, постоянно обнаруживает электрические условия линии сигнала и пытается определить сопротивление сигнала при его продвижении вперед. 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 по направлению линии передачи с постоянной скоростью и если предполагается, что линия передачи имеет равномерное поперечное сечение, то фиксированная длина распространения каждого сигнала (например, расстояние между сигналом и интервалом в 10ps); Затем он должен получить тот же объем электричества от батареи, чтобы эта часть линии передачи была заряжена таким же сигнальным напряжением. 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.

The characteristic impedance of the transmission line is the most important factor in the design

временное сопротивление линии передачи или характеристическое сопротивление является наиболее 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. Если интервал распространения соседних сигналов различается или сопротивление изменяется, часть энергии сигнала будет отражаться обратно, а непрерывность передачи будет 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

простая модель сверху, 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

здесь напряжение V означает напряжение сигнала, которое добавляется к линии передачи, и ток, который я имею в виду, заключается в том, чтобы каждый промежуток времени не попадать в батарею, чтобы получить общий заряд, так что

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

- Нет.

Мы можем связать емкость, возникающую в результате распространения сигнала на определенном расстоянии в процессе распространения, с емкостью CL на единицу длины линии передачи и частотой U, передаваемой по линии передачи. В то же время дальность перемещения сигнала - скорость U умножена на интервал t

Все в порядке.

Все уравнение, we can derive the instantaneous impedance as:

Z = V / I = V / (Q / t) = V / (V) [C / t)] = V / (V [U] = 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))

If the capacitance value per unit length of the transmission line and the speed at which the signal propagates on the transmission line remain constant, Поэтому линия передачи имеет постоянный характеристический импеданс в длине. Such a transmission line is called a controlled impedance transmission line.

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

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.