1 訊號傳輸線定義
(1)根據電磁波原理,波長越短(λ),頻率(f)越高。 兩者的乘積是光速。 也就是說,C=λ。 F=3*1010釐米/秒
(2)雖然任何組件都具有較高的訊號傳輸頻率,但在通過印刷電路板線傳輸後,原始的高傳輸頻率會降低或時間會延遲。
囙此,導線長度越短越好。
(3) It is advantageous to increase the 印刷電路板 佈線密度或縮短電線尺寸. 然而, 隨著分量頻率的加速或脈衝週期的縮短, the 金屬絲 length is close to a certain range of signal wavelength (speed). 此時, 組件傳入時 印刷電路板 wire, 將出現明顯的“扭曲”.
(4)ipc-2141的3.4.4指出,當訊號在導線中傳輸時,如果導線的長度接近訊號波長的1/7,則將導線視為訊號傳輸線。
(5)例如:
If the signal transmission frequency (f) of a component is 10MHz and the wire length on 印刷電路板 為50釐米, 是否應考慮特性阻抗控制?
解決方案:C=λ。 F=3*1010釐米/秒
ÎC/f3*1010 cm/s / 1*107/s3000 cm
電線長度/訊號波長=50/3000=1/60
因為:1/60“1/7”,所以該導體是公共導體,囙此無需考慮特性阻抗。
在電磁波理論中,麥克斯韋公式告訴我們,正弦波訊號在介質中的傳播速度vs與光速C成正比,而與傳輸介質的介電常數成反比。
VSC/r
當εr=1時,訊號傳輸達到光傳播速度,即3×1010 cm/s。
2、傳輸速率和介電常數
30MHz時不同板的訊號傳送速率
介電材料介電常數訊號的傳送速率TG(攝氏度)
真空/1.0 300.00
聚四氟乙烯/2.202.26
熱固性聚丙烯醚210 2.5189.74
氰酸酯樹脂225 3.0 173.21
聚四氟乙烯樹脂+E玻璃布/2.6186.25
氰酸酯樹脂+玻璃布225 3.7155.96
聚醯亞胺+玻璃布230 4.5141.42
石英/3.9 151.98
環氧樹脂玻璃布130±54.7138.38
鋁/9.0 100.00
從上錶可以看出,隨著介電常數(µR)的新增,訊號在介電材料中的傳送速率降低。 為了獲得較高的訊號傳送速率,需要採用較高的特性阻抗值; 對於高特性阻抗,必須選擇低介電常數(µR)資料; 聚四氟乙烯的介電常數(µR)應快。
FR-4板由環氧樹脂和E級玻璃布組成,其介電常數(µR)為4.7。 訊號傳送速率為138m/s。通過改變樹脂系統,可以很容易地改變介電常數(µR)。