Сохранение целостности сигналов в печатных платах. Практические рекомендации
распределения полей в линиях передачи
На рисунках показаны линии напряженности электрического поля (выходящие из сигнального проводника) и силовые линии магнитного поля (расположенные вокруг сигнального проводника).
С их помощью вы можете оценить характер распространения электрической и магнитной энергии волны в линии передачи, определить их доли в общей энергии сигнала.
Также здесь вы можете увидеть мгновенный снимок той порции энергии, которая в данный момент в данном месте линии передачи печатной платы распространяется от источника в сторону приемника.
Включите воображение и представьте, что это и есть фронт импульса высокоскоростного интерфейса, придуманный ранее для упрощения «автомобиль», двигающийся по трассе, архитектором которой являетесь вы. И многие, казавшиеся сложными до этого момента вопросы, надеюсь, значительно упростятся.
Рис. 4 Микрополосковая линия передачи
Рис. 5 Несимметричная полосковая линия
Рис. 6 Дифференциальная микрополосковая линия передачи
Обратите внимание, что линии напряженности электрического поля сосредоточены между сигнальным и опорным проводником. Это объясняет работу правила 3d, о котором вы узнаете далее.
Основные понятия из курса физики
Для лучшего понимания физического смысла некоторых важных формула нам потребуется перейти к формальному или схемотехническому описанию линии передачи. Предлагаю кратко вспомнить некоторые основы из курса физики средней школы [7-9], чтобы дальнейшее описание основных понятий не вызвало непонимания.
Вы можете пропустить данную главу, если не чувствуете затруднений и хорошо помните, что такое пассивные элементы, типовые электрические звенья и т. п.
Пассивные радиоэлементы
При изучении электрических свойств и процессов, происходящих в печатных платах, пассивные элементы будут интересны по той причине, что в линии передачи кроме них вы не встретите других элементов. Точнее, в реальной линии передачи печатной платы вы не встретите и пассивных элементов. Но непременно увидите их на эквивалентной схеме.
Резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы в различных сочетаниях образуют простейшие электрические схемы, фильтры, ограничивающие распространение сигналов в том или ином диапазоне частот, резонансные контуры, выделяющие или подавляющие полосу частот. Пассивные элементы называют сосредоточенными, если их размеры много меньше длины волны для максимальной частоты спектра сигнала, передаваемого в линии. С ростом частоты размеры катушек индуктивности и конденсаторов, распределенных в линии передачи, становятся соизмеримы с длиной волны. Участки линий приобретают способность излучать энергию, их потери увеличиваются. В этом случае пассивные элементы называют распределенными.
Отсутствуя