PCB上のトレースはどのくらいの長さで伝送ラインになりますか？

伝送線路の定義は、信号リターンのある信号ラインです（特定の長さの2本のワイヤで構成され、1つは信号伝搬パスで、もう1つは信号リターンパスです）。 最も一般的な伝送ラインは、PCBボード上のトレースです。 伝送線路とは何ですか？ 下図のように、ツイストペアケーブル、同軸ケーブルなどがあります。

では、PCB上のトレースはどのくらいの長さで伝送ラインになりますか？

これは、信号の伝搬速度に関連しています。 FR4シートの銅線の信号速度は6in/nsです。 簡単に言えば、トレース上の信号のラウンド-トリップ時間が信号の立ち上がり時間よりも長い限り、PCB上のトレースは伝送ラインとして処理される必要があります。

信号が長いトレースを伝播するとどうなるか見てみましょう。 図に示すように、60インチのPCBトレースがあるとすると、リターンパスは信号線に近いPCBの内層の接地面であり、信号線と接地面は遠端で開いています。

信号はこのトレースを順方向に伝播し、トレースの最後に送信するのに10nsかかり、ソースに戻るのにさらに10nsかかるため、ラウンドの合計-トリップ時間は20nsになります。 上記の信号ラウンド-トリップパスが通常の電流ループと見なされる場合、遠端で開いているため、リターンパスに電流が流れないはずです。 しかし、実際の状況はそうではありません。リターンパスが信号上にある後、最初の期間は電流が流れます。

このトレースに、立ち上がり時間が1nsの信号を追加します。 最初の1nsでは、信号はライン上を6インチしか移動していません。 遠端が開いているのか短いのかわかりません。 では、信号が感じるインピーダンスはどれくらいですか？ 決定？ 信号ラウンド-トリップパスを通常の電流ループと見なすと、矛盾が生じるため、伝送ラインとして処理する必要があります。

実際、下の図に示すように、信号線とリターングランドプレーンの間に寄生容量があります。 信号が順方向に伝搬する場合、A点の電圧は連続的に変化しません。 寄生容量の場合、電圧の変化は電流が発生することを意味し、その方向は図の点線で示されています。 したがって、信号が感じるインピーダンスは容量によって表されるインピーダンスであり、寄生容量が電流の戻り経路を構成します。 信号は、前方に伝播するすべてのポイントでインピーダンスを感じます。 このインピーダンスは、寄生容量に変化する電圧を印加することによって生成されます。これは通常、送電線の過渡インピーダンスと呼ばれます。

信号が遠端に到達し、遠端の電圧が信号の最終電圧まで上昇すると、電圧は変化しなくなります。 寄生容量はまだ存在しますが、電圧変化はなく、容量は開回路に相当し、DC状態に対応します。

したがって、この信号パスの短期間のパフォーマンスは、長期的なパフォーマンスとは異なります。 短期間のパフォーマンスは伝送線路です。 伝送線路のリモートエンドが開いていても、信号遷移期間中、伝送線路の前部の性能は、抵抗が制限された抵抗のようになります。