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PCB技術

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PCB特性 インピーダンス
2020-10-04
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Author:Dag      Share

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 characteristic impedance PCB特性インピーダンス

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。