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PCB技術

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高速PCBの伝送線路の分析
2020-09-22
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Author:Dag      Share

高速PCB設計を学ぶには、まず伝送線路が何であるかを知る必要があります。PCBの配線には一定のインピーダンスがあるため、信号は反射されます。ラインのインピーダンスが出力端のインピーダンスと一致しない場合、信号は反射されます。PCBでの信号伝送には遅延があり、タイミングが一致しない場合、システムがストライキを起こします。これらはすべて、送電線の問題が原因です。


伝送線路とは何ですか?


伝送線路は、信号リターンのある信号ラインとして定義されます(特定の長さの2本のワイヤで構成され、1つは信号伝搬パス、もう1つは信号リターンパスです)共通の伝送ラインは、PCBボード上の配線です。

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  1. 伝送ラインの分析はリターンパスに接触する必要があります。単一の導体を伝送ラインにすることはできません。

  2. 抵抗、静電容量、インダクタンスと同様に、伝送線路も理想的な回路要素ですが、その特性はまったく異なり、シミュレーションには適していますが、回路の概念はより複雑です。

  3.伝送線路には、特性インピーダンスと時間遅延という2つの非常に重要な特性があります。


高速PCB設計における伝送線路の概念と構造分析


送電線インピーダンス


まず、いくつかの概念を明確にしましょう。インピーダンス、特性インピーダンス、瞬時インピーダンスがよく見られます。厳密に言えば、それらは異なりますが、それでもインピーダンスの基本的な定義です


伝送線路の始点の入力インピーダンスはインピーダンスと呼ばれます。


信号がいつでも出会う瞬間インピーダンスは瞬間インピーダンスと呼ばれます。


伝送線路の瞬時インピーダンスが一定である場合、それは伝送線路の特性インピーダンスと呼ばれます。


特性インピーダンスは、伝送線路に沿って伝搬する信号の過渡インピーダンスを表します。これは、伝送線路回路のシグナルインテグリティに影響を与える主要な要因です。


特別な説明がない場合、特性インピーダンスは一般に伝送線路インピーダンスと呼ばれるために使用されます。


伝送遅延


時間遅延(TD)とも呼ばれる時間遅延は、通常、電磁信号または光信号が伝送媒体全体を通過するのにかかる時間を指します。伝送線路の遅延は、信号が伝送線路全体を通過するのにかかる時間です。


伝搬遅延(PD)とも呼ばれる伝搬遅延は、通常、単位長の伝送媒体で送信される電磁信号または光信号の時間遅延を指し、「伝搬速度」に反比例します。単位は「PS」です。 /インチ」または「s / M」。


定義から、遅延=伝搬遅延*伝送長(L)であることがわかります。


PCBの伝送線路構造


典型的なPCBに見られる伝送線路構造は、誘電体または絶縁材料に埋め込まれた、または隣接したワイヤで構成され、1つまたは複数の基準面を備えています。典型的なPCBの金属は銅ですが、誘電体はFR4と呼ばれるガラス繊維です。デジタル設計における2つの一般的な伝送ラインのタイプは、マイクロストリップラインとストリップラインです。


マイクロストリップラインは通常、PCBの外層の配線を指し、基準面は1つだけです。マイクロストリップラインには、埋め込み型と非埋め込み型の2種類があります。埋め込み(「水中」と呼ばれることもあります)マイクロストリップラインは、誘電体に単純に埋め込まれた伝送ラインですが、それでも参照面は1つしかありません。ストリップラインは、2つの参照面間の内層トレースです。