¿Cuánto tiempo dura el rastro en la PCB para ser la línea de transmisión?

La definición de una línea de transmisión es una línea de señal con retorno de señal (compuesta por dos cables de cierta longitud, uno es la ruta de propagación de la señal y el otro es la ruta de retorno de la señal). La línea de transmisión más común es el rastro en nuestra placa PCB. ¿Qué son las líneas de transmisión? Como se muestra en la figura a continuación, cable de par trenzado, cable coaxial, etc.

Entonces, ¿cuánto tiempo dura el rastro en la PCB para ser la línea de transmisión?

Esto está relacionado con la velocidad de propagación de la señal. La velocidad de la señal en el cable de cobre en la hoja FR4 es de 6 pulgadas / ns. En pocas palabras, siempre que el tiempo de ida y vuelta de la señal en la traza sea mayor que el tiempo de subida de la señal, la traza en la PCB debe procesarse como una línea de transmisión.

Veamos qué sucede cuando la señal se propaga a lo largo de un largo rastro. Supongamos que hay un rastro de PCB de 60 pulgadas, como se muestra en la figura, la ruta de retorno es el plano de tierra de la capa interna de la PCB cerca de la línea de señal, y la línea de señal y el plano de tierra están abiertos en el extremo más alejado.

La señal se propaga hacia adelante en esta traza, y se necesitan 10ns para transmitir al final de la traza, y otros 10ns para regresar a la fuente, por lo que el tiempo total de ida y vuelta es de 20ns. Si la ruta de ida y vuelta de la señal anterior se considera un bucle de corriente ordinario, no debe haber corriente en la ruta de retorno, ya que está abierta en el extremo más alejado. Pero la situación real no es el caso, hay corriente durante el primer período de tiempo después de que la ruta de retorno está en la señal.

Agregue una señal con un tiempo de subida de 1 ns a esta traza. En el primer 1 ns, la señal solo ha viajado 6 pulgadas en la línea. No sé si el extremo lejano es abierto o corto. Entonces, ¿qué tan grande es la impedancia que siente la señal? ¿determinar? Si la trayectoria de ida y vuelta de la señal se considera un bucle de corriente ordinario, habrá contradicciones, por lo que debe manejarse como una línea de transmisión.

De hecho, hay una capacitancia parásita entre la línea de señal y el plano de tierra de retorno, como se muestra en la figura a continuación. Cuando la señal se propaga hacia adelante, el voltaje en el punto A no cambia continuamente. Para la capacitancia parásita, el voltaje cambiante significa que se genera una corriente, y la dirección se muestra por la línea punteada en la figura. Por lo tanto, la impedancia sentida por la señal es la impedancia presentada por la capacitancia, y la capacitancia parásita constituye el camino de retorno de la corriente. La señal sentirá una impedancia en cada punto a través del cual se propaga hacia adelante. Esta impedancia se genera mediante la aplicación de un voltaje variable a la capacitancia parásita, que generalmente se denomina impedancia transitoria de la línea de transmisión.

Cuando la señal llega al extremo lejano y el voltaje en el extremo lejano se eleva al voltaje final de la señal, el voltaje ya no cambia. Aunque la capacitancia parásita todavía existe, no hay cambio de voltaje, y la capacitancia es equivalente a un circuito abierto, que corresponde a la situación de CC.

Por lo tanto, el rendimiento a corto plazo de esta ruta de señal es diferente del rendimiento a largo plazo. Durante un corto período de tiempo, el rendimiento es la línea de transmisión. Incluso si el extremo remoto de la línea de transmisión está abierto, durante el período de transición de la señal, el rendimiento de la sección frontal de la línea de transmisión será como una resistencia con resistencia limitada.