Wie lang ist die Leiterbahn auf der Leiterplatte als Übertragungsleitung?

Die Definition einer Übertragungsleitung ist eine Signalleitung mit Signalrückführung (bestehend aus zwei Drähten einer bestimmten Länge, eine ist der Signalfortpflanzungsweg und die andere der Signalrückweg). Die häufigste Übertragungsleitung ist die Leiterbahn auf unserer Leiterplatte. Was sind die Übertragungsleitungen? Wie in der Abbildung unten gezeigt, Twisted-Pair-Kabel, Koaxialkabel und so weiter.

Wie lang soll also die Leiterbahn auf der Leiterplatte die Übertragungsleitung sein?

Dies hängt mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals zusammen. Die Signalgeschwindigkeit im Kupferdraht auf dem FR4-Blatt beträgt 6 Zoll/ns. Einfach ausgedrückt, solange die Umlaufzeit-des Signals auf der Leiterbahn größer ist als die Anstiegszeit des Signals, sollte die Leiterbahn auf der Leiterplatte als Übertragungsleitung verarbeitet werden.

Mal sehen, was passiert, wenn sich das Signal über eine lange Spur ausbreitet. Angenommen, es gibt eine 60-Zoll-Leiterplattenspur, wie in der Abbildung gezeigt, der Rückweg ist die Masseebene der inneren Schicht der Leiterplatte in der Nähe der Signalleitung, und die Signalleitung und die Masseebene sind am anderen Ende offen.

Das Signal breitet sich auf dieser Spur vorwärts aus und es dauert 10 ns, um bis zum Ende der Spur zu übertragen, und weitere 10 ns, um zur Quelle zurückzukehren, sodass die gesamte Umlaufzeit -20 ns beträgt. Wenn der obige Hin--Signalweg als gewöhnliche Stromschleife betrachtet wird, sollte im Rückweg kein Strom fließen, da er am anderen Ende offen ist. Aber die tatsächliche Situation ist nicht der Fall, es gibt Strom für die erste Zeitspanne, nachdem der Rückpfad auf dem Signal ist.

Fügen Sie dieser Spur ein Signal mit einer Anstiegszeit von 1 ns hinzu. In den ersten 1 ns hat das Signal nur 6 Zoll auf der Leitung zurückgelegt. Ich weiß nicht, ob das andere Ende offen oder kurz ist. Wie groß ist dann die vom Signal wahrgenommene Impedanz? bestimmen? Wenn der Hin--Signalpfad als gewöhnliche Stromschleife betrachtet wird, treten Widersprüche auf, sodass er als Übertragungsleitung behandelt werden muss.

Tatsächlich gibt es eine parasitäre Kapazität zwischen der Signalleitung und der Erdungsebene, wie in der Abbildung unten gezeigt. Wenn sich das Signal vorwärts ausbreitet, ändert sich die Spannung am Punkt A nicht kontinuierlich. Für die parasitäre Kapazität bedeutet die sich ändernde Spannung, dass ein Strom erzeugt wird, und die Richtung wird durch die gepunktete Linie in der Figur angezeigt. Daher ist die vom Signal wahrgenommene Impedanz die von der Kapazität dargestellte Impedanz, und die parasitäre Kapazität bildet den Weg der Stromrückführung. Das Signal spürt an jedem Punkt, durch den es sich nach vorne ausbreitet, eine Impedanz. Diese Impedanz wird durch das Anlegen einer variierenden Spannung an die parasitäre Kapazität erzeugt, die üblicherweise als transiente Impedanz der Übertragungsleitung bezeichnet wird.

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

Daher unterscheidet sich die kurzfristige- Leistung dieses Signalpfads von der langfristigen- Leistung. Für kurze Zeit ist die Leistung die Übertragungsleitung. Selbst wenn das entfernte Ende der Übertragungsleitung offen ist, ist die Leistung des vorderen Abschnitts der Übertragungsleitung während der Signalübergangsperiode wie ein Widerstand mit begrenztem Widerstand.