PCB技術 - PCB特性 インピーダンス

1.信号伝送ラインの定義

（1）電磁波の原理によれば、波長（λ）が短いほど周波数（f）は高くなります。2つの積は光速です。つまり、C =λです。F = 3×1010cm / s

（2）信号伝送周波数が高い部品はありますが、元の高い伝送周波数が低下したり、PCB線で伝送してから時間が遅れたりします。

したがって、ワイヤの長さが短いほど良いです。

（3）PCBの配線密度を上げるか、ワイヤサイズを短くすると有利です。ただし、成分周波数の加速やパルス周期の短縮により、線長は信号波長（速度）の一定範囲に近くなります。このとき、コンポーネントがPCBワイヤで伝送されると、明らかな「歪み」が発生します。

（4）ipc-2141の3.4.4は、信号がワイヤで送信されるときに、ワイヤの長さが信号波長の1/7に近い場合、そのワイヤは信号伝送ラインと見なされることを指摘しています。

（5）例：

コンポーネントの信号伝送周波数（f）が10MHzで、PCBのワイヤ長が50cmの場合、特性インピーダンス制御を考慮する必要がありますか？

解決策：C =λ。F = 3×1010cm / s

λ＝ C / f ＝（3×1010cm / s）/（1×107 / s）＝ 3000cm

ワイヤ長/信号波長= 50/3000 = 1/60

理由：1/60 "1/7"であるため、この導体は共通導体であるため、特性インピーダンスを考慮する必要はありません。

電磁波理論では、マクスウェルの方程式は、媒体内の正弦波信号の伝搬速度と伝搬速度が光速Cに正比例しますが、伝送媒体の誘電率に反比例することを示しています。

VS ＝ C /√εr

εr= 1の場合、信号の伝送速度は光の伝播速度、つまり3×1010 cm / sに達します。

PCB特性インピーダンス

2.伝送速度と誘電率

30MHzでの異なるプレートの信号伝送速度

誘電体TGの誘電率信号の伝送速度（M /μs）（°C）

真空/1.0 300.00

PTFE / 2.202.26

熱硬化性ポリプロピレンエーテル2102.5189.74

シアネートエステル樹脂2253.0 173.21

ポリテトラフルオロエチレン樹脂+ Eガラスクロス/2.6186.25

シアネートエステル樹脂+ガラスクロス2253.7155.96

ポリイミド+ガラスクロス2304.5141.42

クォーツ/3.9 151.98

エポキシ樹脂ガラスクロス130±54.7138.38

アルミニウム/9.0 100.00

上記の表から、誘電率（εR）の増加に伴い、誘電体材料の信号の伝送速度が低下することがわかります。高い信号伝送速度を得るためには、高い特性インピーダンス値を採用する必要があります。特性インピーダンスが高い場合は、低誘電率（εR）の材料を選択する必要があります。テフロンの誘電率（εR）は速いはずです。

FR-4プレートはエポキシ樹脂とEグレードのガラスクロスで構成されており、誘電率（εR）は4.7です。信号伝送速度は138m /μsです。誘電率（εR）は、樹脂系を変えることで簡単に変えることができます。