Як довго слід на друкованій платі буде лінією передачі?

Визначення лінії електропередачі - це сигнальна лінія з поверненням сигналу (складається з двох проводів певної довжини, один - шлях поширення сигналу, а інший - шлях повернення сигналу). Найпоширенішою лінією електропередачі є слід на нашій платі друкованої плати. Що таке лінії електропередачі? Як показано на малюнку нижче, кручений парний кабель, коаксіальний кабель і так далі.

Отже, як довго слід на друкованій платі буде лінією передачі?

Це пов'язано зі швидкістю поширення сигналу. Швидкість сигналу в мідному дроті на аркуші FR4 становить 6 дюймів /ns. Простіше кажучи, до тих пір, поки час в обидві сторони сигналу на трасі більше, ніж час підйому сигналу, слід на друкованій платі повинен оброблятися як лінія передачі.

Давайте подивимося, що станеться, коли сигнал поширюється по довгому сліду. Припустимо, є 60-дюймовий слід друкованої плати, як показано на малюнку, зворотний шлях - це площина землі внутрішнього шару друкованої плати біля сигнальної лінії, а сигнальна лінія і площина землі відкриті в дальньому кінці.

Сигнал поширюється вперед на цьому сліду, і для передачі до кінця трасування потрібно 10ns, і ще 10ns, щоб повернутися до джерела, тому загальний час в обидві сторони становить 20ns. Якщо наведений вище сигнал в обидві сторони шлях розглядається як звичайний поточний цикл, на зворотному шляху не повинно бути струму, оскільки він відкритий в дальньому кінці. Але реальна ситуація не така, є струм протягом першого періоду часу після зворотного шляху на сигналі.

Додайте сигнал з часом підйому 1 ns до цього сліду. У перших 1 ns сигнал проїхав всього 6 дюймів по лінії. Я не знаю, чи дальній кінець відкритий, чи короткий. Тоді наскільки великий імпеданс відчувається сигналом? визначати? Якщо сигнал в обидві сторони розглядається як звичайний струмовий цикл, будуть протиріччя, тому його необхідно обробити як лінію передачі.

Насправді існує паразитична ємність між сигнальною лінією і зворотною площиною землі, як показано на малюнку нижче. Коли сигнал поширюється вперед, напруга в точці А не змінюється безперервно. Для паразитичної ємності зміна напруги означає, що генерується струм, а напрямок показує пунктирною лінією на малюнку. Таким чином, імпеданс, що відчувається сигналом, є імпедансом, представленим ємністю, а паразитична ємність становить шлях повернення струму. Сигнал буде відчувати імпеданс в кожній точці, через яку він поширюється вперед. Цей імпеданс генерується при застосуванні різної напруги до паразитичної ємності, яку зазвичай називають перехідним імпедансом лінії електропередачі.

Коли сигнал досягає дальнього кінця і напруга на дальньому кінці піднімається до кінцевої напруги сигналу, напруга більше не змінюється. Хоча паразитична ємність все ще існує, зміни напруги немає, а ємність еквівалентна відкритому контуру, що відповідає ситуації постійного струму.

Тому короткочасна продуктивність цього сигнального шляху відрізняється від довгострокової продуктивності. За короткий проміжок часу продуктивність - це лінія електропередачі. Навіть якщо віддалений кінець лінії електропередачі відкритий, в період переходу сигналу продуктивність передньої частини лінії електропередачі буде схожа на резистор з обмеженим опором.