高速PCB設計における伝送ラインの特性と構造の分析
PCB上のトレースには特定のインピーダンスがあり、ワイヤのインピーダンスが出力端のインピーダンスと一致しないため、信号が反射され、信号の反射が発生します。 PCBの信号伝送には遅延があります。タイミングが一致しない場合、システムはストライキします。これらはすべて、伝送ラインに起因する問題です。
伝送線路とは
伝送ラインの定義は、特定の長さの2本のワイヤで構成される信号リターンを持つ信号ラインであり、1つは信号伝搬パス、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。
伝送ラインを分析するときは、リターンパスに連絡する必要があります。単一の導体を伝送ラインにすることはできません。抵抗、容量、インダクタンスと同様に、伝送ラインも理想的な回路要素ですが、その特性は非常に異なります。シミュレーションに適しています。しかし、回路の概念はより複雑です。
伝送ラインには、特性インピーダンスと遅延という2つの非常に重要な特性があります。
伝送線路インピーダンス
最初にいくつかの概念を明確にしましょう。インピーダンス、特性インピーダンス、瞬間インピーダンスがよく見られます。厳密に言えば、それらは異なります。
しかし、変化は不可分であり、それらは依然としてインピーダンスの基本的な定義です。
伝送ラインの最初の入力インピーダンスは、単にインピーダンスと呼ばれます。
信号がいつでも遭遇する瞬間インピーダンスは、瞬間インピーダンスと呼ばれます。
伝送線路の瞬時インピーダンスが一定の場合、伝送線路の特性インピーダンスと呼ばれます。
特性インピーダンスは、信号が伝送ラインを伝わるときに発生する過渡インピーダンスを表します。これは、伝送回線回路の信号整合性に影響を与える主な要因です。特別な説明がない場合、特性インピーダンスは一般に伝送ラインインピーダンスと呼ばれます。
伝送遅延
時間遅延は、時間遅延（TD）とも呼ばれ、通常、電磁信号または光信号が伝送媒体全体を通過するのにかかる時間を指します。伝送ラインの遅延は、信号が伝送ライン全体を通過するのにかかる時間です。
伝搬遅延（PD）とも呼ばれる伝搬遅延は、通常、単位長さの伝送媒体での電磁信号または光信号の伝送の時間遅延を指します。 「伝播速度」に反比例（逆数）です。 「S / m」。
定義から、次のことがわかります。
遅延=伝搬遅延×伝送長（L）
PCBの伝送線路構造
典型的なPCBに見られる伝送ライン構造は、誘電体または絶縁材料の中または近くに埋め込まれ、1つ以上の基準面を持つワイヤで構成されています。典型的なPCBの金属は銅で、誘電体はFR4と呼ばれるガラス繊維です。デジタル設計で最も一般的な2種類の伝送ラインは、マイクロストリップとストリップラインです。
マイクロストリップラインは通常、PCBの外層上のトレースを指し、1つの基準面のみを持ちます。マイクロストリップラインには、埋め込み型と非埋め込み型の2種類があります。埋設された（サブマートと呼ばれることもある）マイクロストリップラインは、誘電体に伝送ラインを埋め込むだけですが、基準面はまだ1つしかありません。ストリップラインは、2つの基準面間の内層トレースです。