Kako dolga je sled na PCB, da bo prenosni vod?

Definicija daljnovoda je signalna linija s povratnim signalom (sestavljena iz dveh žic določene dolžine, ena je pot širjenja signala, druga pa povratna pot signala). Najpogostejši prenosni vod je sled na naši plošči PCB. Kakšni so daljnovodi? Kot je prikazano na spodnji sliki, kabel z zvitim parom, koaksialni kabel in tako naprej.

Torej, kako dolga je sled na PCB, da bo prenosni vod?

To je povezano s hitrostjo širjenja signala. Hitrost signala v bakreni žici na listu FR4 je 6 in/ns. Preprosto povedano, dokler je povratni-čas potovanja signala na sled večji od časa vzpona signala, je treba sled na PCB obdelati kot prenosni vod.

Poglejmo, kaj se zgodi, ko se signal širi čez dolgo sled. Recimo, da obstaja 60-palčna sled PCB, kot je prikazano na sliki, povratna pot je ozemljitvena ravnina notranje plasti PCB blizu signalne linije, signalna linija in ozemljitvena ravnina pa sta odprti na skrajnem koncu.

Signal se širi naprej na tej sledi in traja 10 ns, da se odda do konca sledi, in še 10 ns, da se vrne v vir, tako da je skupni- čas povratnega potovanja 20 ns. Če se zgornja povratna-pot signala obravnava kot navadna tokovna zanka, v povratni poti ne bi smelo biti toka, ker je na skrajnem koncu odprta. Toda dejansko stanje ni tako, obstaja tok prvo časovno obdobje po povratni poti na signalu.

Tej sledi dodajte signal s časom vzpona 1 ns. V prvih 1 ns je signal potoval le 6 palcev po liniji. Ne vem, ali je skrajni konec odprt ali kratek. Kako veliko je potem impedanca, ki jo občuti signal? določiti? Če se povratna-pot signala obravnava kot navadna tokovna zanka, bo prišlo do protislovij, zato jo je treba obravnavati kot prenosni vod.

Dejansko obstaja parazitska kapacitivnost med signalno linijo in povratno ozemljitveno ploskev, kot je prikazano na spodnji sliki. Ko se signal širi naprej, se napetost v točki A ne spreminja stalno. Za parazitsko kapacitivnost spreminjanje napetosti pomeni, da nastane tok, smer pa je prikazana s črtkano črto na sliki. Zato je impedanca, ki jo čuti signal, impedanca, ki jo predstavlja kapacitivnost, parazitska kapacitivnost pa predstavlja pot povratnega toka. Signal bo čutil impedanco na vsaki točki, skozi katero se širi naprej. Ta impedanca nastane z uporabo različne napetosti na parazitsko kapacitivnost, ki se običajno imenuje prehodna impedanca prenosnega voda.

Ko signal doseže skrajni konec in napetost na skrajnem koncu naraste na končno napetost signala, se napetost ne spreminja več. Čeprav parazitska kapacitivnost še vedno obstaja, ni sprememb napetosti, kapacitivnost pa je enaka odprtemu vezju, kar ustreza enosmerni situaciji.

Zato je kratkoročna-zmogljivost te signalne poti drugačna od-dolgoročne uspešnosti. Za kratek čas je zmogljivost prenosni vod. Tudi če je oddaljeni konec daljnovoda odprt, bo med prehodnim obdobjem signala zmogljivost sprednjega dela daljnovoda kot upor z omejenim uporom.