PCB Teknik - Kontrol edilmiş impedans devrelerinin tasarımı ve bağlantı çizgisinin özellikleri

Son yıllarda, yüksek hızlı tasarım alanında daha önemli bir mesele kontrol edilmiş impedans ve devre tabağındaki bağlantı çizgilerin özellikleri olan devre tahtalarının tasarımı. Fakat elektronik tasarım mühendisleri için bu da biraz karışık ve mantıksız bir sorun. Bir sürü elektronik tasarım mühendisleri bile bu konuda aynı şekilde karışık.

İletişim çizgisinin karakteristik engellemesi

Batarya bakışından, tasarım mühendisi bateryanın ön tarafından yayınlama hatının ön tarafına bağlandığında, her zaman akışın akışının sürekli değeri, ve voltaj sinyali stabil kalır. Bazı insanlar bu şekilde ne tür elektronik komponentlere sahip olabilir? Bir sürekli voltaj sinyali eklendiğinde, sürekli bir a ğımdaki değeri tutacak, ki elbette bir dirençtir.

Bateriye göre, sinyal transmis çizgisinin önüne yayıldığında, her 10ps zaman aralığında, 1V'e yüklenmek için yeni bir transmis çizgi bölümü, 0,06 santim yüklenecek. Bateriden alınan yeni arttırılmış yükler stabil bir bateri tutulmasını sağlıyor. Aktual bir akışı batteriden çekiyor, nakliye çizgisi dirençle eşittir ve dirençlik daimi. Bunu iletişim çizgisinin ameliyatı olarak adlandırıyoruz.

Aynı şekilde, bir sinyal bir transmis çizgisinin önüne doğru yolculuğunda, her belli mesafe yolculuğunda, sinyal sürekli sinyal çizgisinin elektrik çevresini inceleyecek ve sinyalin daha ileri yolculuğunda imfazını belirlemeye çalışacak. Sinyal transmis çizgisine eklendiğinde ve transmis çizgisinin boyunca yayıldığında sinyal kendisi 10ps zamanlı aralığında yayılan transmis çizginin uzunluğunu yüklemek için ne kadar ağır gerektiğini inceledi ve bu transmis çizginin bölümünü 1V'e yüklemek için tutuyor. Bu analiz etmek istiyoruz.

Batarya bakışından, eğer sinyal transmis çizgisinin yönünde sürekli hızla yayılırsa ve transmis çizgisinin üniformal bir karışık bölümü olduğunu tahmin ederse, sinyal her seferde sabit bir uzunluğu yayılırsa (mesafe gibi sinyal 10ps zaman aralığında yayılır), Sonra, bu nakliye hatının aynı sinyal voltajına yüklenmesini sağlamak için battery'den aynı miktarı yüklemesi gerekiyor. Sinyal sabit bir mesafe yayıldığında, aynı akışı battery'den alınacak ve sinyal voltasyonu sürekli tutulacak. Sinyal yayınlama süreci sırasında, transmisyon çizgisindeki her yerde aynı durum.

Sinyal yayılması sürecinde, transmisyon çizgisinde her yerde sürekli bir sinyal yayılması hızı varsa ve birim uzunluğunda kapasitesi de aynı, sinyal her zaman propagasyon sürecinde tamamen sürekli sürekli sürekli bir impedans görecektir. İmpadans tüm transmis çizgisinde sabit kaldığından beri, bu özellikleri ya da özelliklerini temsil etmek için özellikle bir transmis çizgisinin özellikleri impedansı olarak adlandırıyoruz. İşaretli impedans, sinyal yayınlama çizgisinin üzerinde yayıldığında sinyal tarafından görülen anlık impedans değerine referans ediyor. Sinyal tarafından görülen özellikler impedansı her zaman aynı kalırsa sinyal transmis çizgisine yayılırken, böyle bir transmis çizgisini kontrol edilmiş impedans transmisi çizgisini denir.

İletişim çizgisinin özellikle engellenmesi tasarımın çok önemli bir faktördür.

İletişim çizgisinin anımsal impedansı veya özellikli impedansı sinyal kalitesine etkileyen çok önemli bir faktördür. Eğer yakın sinyal propagasyon araçları arasındaki impedans sinyal propagasyon aralığında aynı durumda kalırsa sinyal çok yavaşça ilerleyebilir ve durum çok basit olur.

İyi sinyal kalitesini sağlamak için sinyal bağlantı tasarımının amacı sinyal transmisi sırasında görülen impedans mümkün olduğunca sürekli kalmasını sağlamak. Bu genellikle yayınlama hatının sürekli karakteristik engellemesini sağlamak konusunda ifade ediyor. Bu yüzden kontrol edilmiş impedance ile PCB tahtalarının tasarımı ve üretimi daha önemli olur. Parmağın uzunluğunu azaltmak, terminal eşleştirmek, küçük zincir bağlantısı veya dalga bağlantısı gibi diğer tasarım triklerine gelince, hepsi sinyalin sürekli sürekli bir anlık impedansı görebileceğine emin olmalıdır.

Özellik impedance hesaplaması

Yukarıdaki basit modelden, sinyal yayınlama sırasında görülen anımsal impedans değerini değerlendirebiliriz. Her propagasyon aralığındaki sinyal tarafından görülen impedance Z'nin temel tanımlamasına uygun.

Z=V/I

Buradaki voltaj V, transmisyon çizgisine eklenmiş sinyal voltasyonu gösteriyor ve şu anda her zaman aralıkta toplam yük δQ'i kullanıyorum.

I=Î'Q/Î't

Transfer çizgisine akışan yük (yük sonunda sinyal kaynağından gelir) yeni eklenmiş sinyal çizgisinin ve sinyal yayınlama sürecinin V voltajına dönüş yolunu yüklemek için kullanılır.

Öyle mi?

Yönlendirme sürecinde belirli bir mesafe yolculuğunda sinyal tarafından sebep olan kapasiteyi, transmit hatının uzunluğuna ve transmit hattına yayılan sinyal hızının U ile birleştirebiliriz. Aynı zamanda, sinyal yolculuğu zaman aralığına katılan U hızı. Evet.

Öyle mi?

Yukarıdaki tüm denklemleri birleştirerek, hemen impedans olarak kullanabiliriz:

Z=V/I=V/(δQ/δt)=V/(V δC/δt)=V/(VCLU δt/δt)=1/(CLU)

Anlık impedans birim transmisyon hattı uzunluğuna ve sinyal transmisinin hızına bağlı olduğuna dair görülebilir. Bu da yayınlama çizgisinin özellikle tanımlanabilir. Gerçek impedans Z'den özellikli impedans'ı ayırmak için, 0'ün ünlü özellikle özellik impedans'a eklenmiş. Sinyal iletişim çizgisinin özellikle engellenmesi yukarıdaki türevden alındı:

Z0 = 1/(CLU)

Eğer transmis hatının birim uzunluğuna ve sinyalin yayıldığı hızla sürekli kalırsa, transmis hatının uzunluğunda sürekli karakteristik bir impedansı var. Böyle bir iletişim hattı kontrol edilmiş impedans iletişim hattı denir.

Yukarıdaki kısa açıdan görülebilir ki, kapasitet hakkındaki bazı görünümlü bilgiler yeni keşfedilmiş özellikler impedansı hakkındaki görünümlü bilgi ile bağlantılı olabilir. Diğer sözleriyle, PCB'deki sinyal dönüşü genişletirse, transmis çizgisinin her birim uzunluğunda kapasitet değeri arttırır ve transmis çizgisinin özellikleri engelleyebilir.

İlginç konu

Bazı karışık ifadeler, yayınlama hatlarının özelliğinin engellemesi hakkında sık sık duyulabilir. Yukarıdaki analizi göre, sinyal kaynağı iletişim çizgisine bağlandıktan sonra, transmit çizgisinin özellikle bir değeri görebilirsiniz, mesela 50Ω. Ancak, eğer bir ohmmeter aynı 3 metrelik RG58 kable bağlanırsanız, ölçülü impedans sonsuz. Sorunun cevabı, her transmis hatının ön tarafından görülen impedans değeri zamanla değişiyor. Eğer kablo impedansı ölçüleme zamanı, sinyal kablo'nun geri ve dışarı çıkması gereken zamanıyla karşılaştırılması için yeterince kısa olursa, kablo'nun kirli impedansını ya da kablo'nun özellikli impedansını ölçülebilirsiniz. Ancak, yeterince zaman bekliyorsanız, enerjinin bir parçası geri refleks edilecek ve ölçüm aracı tarafından tanınacak. Bu zamanda, impedans değişiklikleri keşfetebilir. Normalde, bu süreç, impedance değerine kadar geri ve ileri değişecek. Stable bir durum ulaşılıyor: eğer kabelin sonu açılırsa, son impedans değeri sonsuz ve kabelin sonu kısa devre dönüştürüyse, son impedans değeri sıfır.

3 metre uzunluğu RG58 kabli için impedans ölçü süreci 3 metreden az bir süre içinde tamamlanmalıdır. Zaman Domain Reflectometer (TDR) böyle yapacak. TDR bir yayım hatının dinamik impedansını ölçülebilir. Eğer 3 metrelik bir RG58 kabelin impedansını ölçülemek için 1'lerin zamanlı aralığı gerekirse, sinyal bu zamanlı aralığında milyonlarca kez refleks edildi, sonra impedans değerinde büyük değişiklikten tamamen farklı olabilirsiniz impedans değerinde son sonuç sonuç sonsuzdur, çünkü kabelin terminal a çıktı.

Yukarıdaki, kontrol edilmiş impedance PCB tasarımın ve bağlantı çizgisinin özellikle özellikle engellenmesinin tarifini.