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PCB科技 - 高速PCB設計中的傳輸線

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高速PCB設計中的傳輸線

2021-10-23
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Author:Downs

學習高速 PCB設計, 你必須首先知道什麼是傳輸線. 訊號將反射,因為PCB上的軌跡具有一定的阻抗, 線路阻抗與輸出端阻抗不匹配, 這將導致訊號反射. PCB中的訊號傳輸將有延遲. 如果時間不匹配, 系統將罷工. 這些都是輸電線路引起的問題.

什麼是輸電線路?

The definition of a transmission line is a signal line with signal return (composed of two wires of a certain length, 一個是訊號傳播路徑, 另一個是訊號返回路徑.), 最常見的傳輸線也是 PCB板.

1、分析輸電線路,確保接觸回路,單個導體不能成為輸電線路; 2、與電阻、電容和電感一樣,傳輸線也是理想的電路元件,但其特性有很大不同,用於類比的效果更好,但電路概念更複雜; 3、輸電線路有兩個非常重要的特性:特性阻抗和時延。

高速PCB設計中傳輸線的概念與結構分析

傳輸線阻抗

讓我們先澄清幾個概念。 我們經常看到阻抗、特性阻抗和暫態阻抗。 嚴格來說,它們是不同的,但它們總是一樣的。 它們仍然是阻抗的基本定義:

傳輸線起始處的輸入阻抗簡稱阻抗;

訊號在任何時候遇到的暫態阻抗稱為暫態阻抗;

如果傳輸線具有恒定的暫態阻抗,則稱為傳輸線的特性阻抗。

特性阻抗描述了訊號沿傳輸線傳播時接收到的瞬態阻抗,這是影響傳輸線電路中信號完整性的主要因素。

如果沒有特殊說明,通常使用特性阻抗來統稱傳輸線阻抗。

傳輸延遲

時間延遲也稱為時間延遲(TD),通常指電磁訊號或光訊號通過整個傳輸介質所需的時間。 傳輸線上的時間延遲是指訊號通過整個傳輸線所需的時間。

傳播延遲也稱為傳播延遲(PD)。 它通常是指電磁訊號或光訊號在組織長度的傳輸介質中傳輸的時間延遲。 它與“傳播速度”(倒數)成反比,組織為“Ps/inch”或“S/m”。

從定義中可以看出,時間延遲=傳播延遲*傳輸長度(L)。

PCB傳輸線結構

電路板

典型PCB中的傳輸線結構由嵌入或鄰近電介質或絕緣材料的導線組成,並具有一個或多個基準面。 典型PCB中的金屬為銅,電介質為玻璃纖維FR4。 數位設計中最常見的兩種傳輸線是微帶線和帶狀線。

微帶線通常是指PCB外層上的跡線,並且只有一個基準面。 有兩種類型的微帶線:埋入式或非埋入式。 埋入式(有時稱為浸入式)微帶線只是將傳輸線嵌入電介質中,但它仍然只有一個參攷面。 帶狀線是指兩個參攷平面之間的內層軌跡。

你知道高速PCB設計中的所有傳輸線嗎?

要學習高速PCB設計,首先必須知道什麼是傳輸線。 訊號將反射,因為PCB上的軌跡具有一定的阻抗,並且線路的阻抗與輸出端子的阻抗不匹配,這將導致訊號反射。 PCB中的訊號傳輸將有延遲。 如果時間不匹配,系統將罷工。 這些都是輸電線路引起的問題。

什麼是輸電線路?

傳輸線的定義是具有訊號返回的訊號線(由兩條具有一定長度的導線組成,一條是訊號傳播路徑,另一條是訊號返回路徑), 最常見的傳輸線也是PCB板上的軌跡。

1、分析輸電線路,確保接觸回路,單個導體不能成為輸電線路; 2、與電阻、電容和電感一樣,傳輸線也是理想的電路元件,但其特性有很大不同,用於類比的效果更好,但電路概念更複雜; 3、輸電線路有兩個非常重要的特性:特性阻抗和時延。

高速PCB設計中傳輸線的概念與結構分析

傳輸線阻抗

讓我們先澄清幾個概念。 我們經常看到阻抗、特性阻抗和暫態阻抗。 嚴格來說,它們是不同的,但它們總是一樣的。 它們仍然是阻抗的基本定義:

傳輸線起始處的輸入阻抗簡稱阻抗;

訊號在任何時候遇到的暫態阻抗稱為暫態阻抗;

如果傳輸線具有恒定的暫態阻抗,則稱為傳輸線的特性阻抗。

特性阻抗描述了訊號沿傳輸線傳播時接收到的瞬態阻抗,這是影響傳輸線電路中信號完整性的主要因素。

如果沒有特殊說明,通常使用特性阻抗來統稱傳輸線阻抗。

傳輸延遲

時間延遲也稱為時間延遲(TD),通常指電磁訊號或光訊號通過整個傳輸介質所需的時間。 傳輸線上的時間延遲是指訊號通過整個傳輸線所需的時間。

傳播延遲也稱為傳播延遲(PD)。 它通常是指電磁訊號或光訊號在組織長度的傳輸介質中傳輸的時間延遲。 它與“傳播速度”(倒數)成反比,組織為“Ps/inch”或“S/m”。

從定義中可以看出,時間延遲=傳播延遲*傳輸長度(L)。

PCB傳輸 line structure

典型PCB中的傳輸線結構由嵌入或鄰近電介質或絕緣材料的導線組成,並具有一個或多個基準面。 典型PCB中的金屬為銅,電介質為玻璃纖維FR4。 數位設計中最常見的兩種傳輸線是微帶線和帶狀線。

微帶線通常是指PCB外層上的跡線,並且只有一個基準面。 有兩種類型的微帶線:埋入式或非埋入式。 埋入式(有時稱為浸入式)微帶線只是將傳輸線嵌入電介質中,但它仍然只有一個參攷面。 帶狀線是指兩個參攷平面之間的內層軌跡。