Signalintegrität: Wie lang ist ein Übertragungskabel?
2022-01-22

Dies hängt mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals zusammen, die in den Kupferkabeln auf der FR4-Platine 6 Zoll/ns beträgt. Einfach ausgedrückt, solange die Umlaufzeit des Signals auf der Leiterbahn größer ist als die Anstiegszeit des Signals, sollte die Leiterbahn auf der Leiterplatte als Übertragungskabel behandelt werden.


Mal sehen, was passiert, wenn ein Signal über eine lange Spur läuft. Angenommen, es gibt eine 60 Zoll lange Leiterplattenspur, der Rückweg ist die Masseebene auf der inneren Schicht der Leiterplatte in der Nähe des Signalkabels, und das Signalkabel und die Masseebene sind am anderen Ende offen.


Das Signal breitet sich auf dieser Spur vorwärts aus, es dauert 10 ns, um bis zum Ende der Spur zu übertragen, und 10 ns, um zur Quelle zurückzukehren, sodass die gesamte Umlaufzeit 20 ns beträgt. Wenn der obige Hin- und Rückweg des Signals als gewöhnliche Stromschleife betrachtet wird, sollte auf dem Rückweg kein Strom fließen, da er am anderen Ende offen ist. Dies ist jedoch nicht der Fall, der Rückpfad führt jedoch für die anfängliche Zeitspanne, nachdem das Signal eingeschaltet ist, Strom.


Fügen Sie diesem Kabel ein Signal mit einer Anstiegszeit von 1 ns hinzu. In der ersten Zeit von 1 ns legte das Signal nur 6 Zoll auf dem Kabel zurück. Ich weiß nicht, ob das ferne Ende offen oder kurz ist, also wie viel Impedanz fühlt sich das Signal an? IN ORDNUNG? Betrachtet man den Hin- und Rückweg des Signals als gewöhnliche Stromschleife, ergibt sich ein Widerspruch, so dass er als Übertragungskabel behandelt werden muss.


Tatsächlich gibt es eine parasitäre Kapazität zwischen der Signalspur und der Rückleitungsmasseebene. Wenn sich das Signal vorwärts ausbreitet, ändert sich die Spannung am Punkt A nicht kontinuierlich. Bei parasitärer Kapazität bedeutet die sich ändernde Spannung, dass Strom erzeugt wird. Daher ist die vom Signal wahrgenommene Impedanz die vom Kondensator dargestellte Impedanz, und die parasitäre Kapazität bildet den Weg für den Rückfluss des Stroms. An jedem Punkt, an dem sich das Signal vorwärts bewegt, erfährt es eine Impedanz, die sich aus dem Anlegen einer sich ändernden Spannung an die parasitäre Kapazität ergibt, die üblicherweise als transiente Impedanz des Übertragungskabels bezeichnet wird.


Wenn das Signal das ferne Ende erreicht, steigt die Spannung am fernen Ende auf die Endspannung des Signals, und die Spannung ändert sich nicht mehr. Obwohl die parasitäre Kapazität noch vorhanden ist, aber keine Spannungsänderung auftritt, entspricht die Kapazität einem offenen Stromkreis, was der DC-Situation entspricht.


Daher ist die Kurzzeitleistung dieses Signalwegs nicht die gleiche wie die Langzeitleistung. In der ersten kurzen Zeit ist die Leistung das Übertragungskabel. Selbst bei einem offenen Stromkreis am fernen Ende des Übertragungskabels verhält sich das vordere Ende des Übertragungskabels während Signalübergängen wie ein Widerstand mit endlichem Wert.


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