Высокоскоростные печатные платы. Примеры анализа неоднородностей и применения правил сохранения целостности электрических сигналов и электропитания. Андрей Васильевич Трундов

отсутствует. Расчет скорости распространения электромагнитной волны может быть затруднен, поскольку точно определить «усредненное» значение электрической проницаемости невозможно без выполнения сложных математических вычислений.

      Типовое значение скорости распространения, применяемое для расчетов, может быть принято равным от

      1,6х10⁸ м/с до 1,8х10⁸ м/с.

      Более точное значение можно определить по параметрам, полученным в среде моделирования/анализа HyperLynx.

      Рис. 8 Краткий набор характеристик сегмента однородной микрополосковой линии передачи

      Используя набор характеристик сегмента прямой однородной линии передачи, разделим длину линии передачи L = 10 см на время распространения сигнала tраспр. = 604 пс. Получим значение скорости распространения волны, равное

      V_{микрополос. л.п. =} L/tраспр. = 1,66х10⁸ м/с

      Частота среза амплитудно-частотной характеристики линии передачи или верхнее значение полосы пропускания линии без учета влияния параметров источника и приемника сигнала

      Омическое или погонное сопротивление сигнального проводника линии передачи R = 0,3 Ом и значение емкости C = 12 пФ, образованной между сигнальным проводником и опорным слоем с учетом электрической проницаемости диэлектрика между ними, позволяют рассчитать предельно допустимую частоту среза RC фильтра нижних частот (ФНЧ).

      Fср = 1/2𝜋RC = 44 ГГц

      Частота среза амплитудно-частотной характеристики линии передачи или верхнее значение полосы пропускания линии с учетом влияния параметров источника и приемника сигнала

      С учетом выходного сопротивления источника сигнала (для упрощения расчета принимается равным 10 Ом), выходной емкости источника сигнала (принимается равной 10 пФ), входной емкости приемника сигнала (принимается равной 10 пФ) получим значение частоты среза

      Fср = 1/2𝜋RC = 530 МГц

      Для расширения полосы частот линии передачи производители микросхем стремятся уменьшить емкости передатчика и приемника сигнала до минимально возможных значений.

      При минимальных значениях емкостей передатчика и приемника определяющим для получения максимальной полосы пропускания линии передачи становится собственное значение емкости линии, которое в большей степени зависит от длины линии передачи. В примере оно равно 12 пФ для длины 10 см при заданной ширине проводника 0,5 мм и толщине диэлектрика 100 мкм.

      Для указанных параметров получим

      Fср = 1/2𝜋RC = 1327 МГц

      Таким образом, можно определить примерные границы полосы пропускания однородной микрополосковой линии передачи длиной 10 см, которые составляют 500 – 1500 МГц.

      Для полосковой линии передачи с меньшим значением скорости распространения электромагнитной волны из-за большего значения потерь в диэлектрике верхние значения частот полосы пропускания будут ниже, определенных ранее. Чем выше потери энергии сигнала в диэлектрике, тем ниже частота среза амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

      Для