¿Qué es la impedancia característica?
La impedancia característica es para señales de CA (o señales de alta frecuencia). La impedancia característica es un concepto en la transmisión a largo plazo. Durante la transmisión de la señal en la línea de transmisión, en un punto donde llega la señal, habrá un espacio entre la línea de transmisión y el plano de referencia. Se forma un campo eléctrico. Debido a la existencia del campo eléctrico, se genera una pequeña corriente instantánea, y esta pequeña corriente existe en cada punto de la línea de transmisión. Al mismo tiempo, la señal también tiene un cierto voltaje, por lo que en el proceso de transmisión de la señal, cada punto de la línea de transmisión será equivalente a una resistencia, que es la impedancia característica de la línea de transmisión que mencionamos.
La continuidad de la impedancia característica (ρ) depende básicamente de la estabilidad de la relación de los parámetros de distribución L{{0}} y C0. Todos conocemos la ley de Ohm: U=RI, donde R es la resistencia o carga resistiva, en ohmios (Ω). La resistencia está relacionada con la resistividad (también conocida como conductividad) de los materiales metálicos, pero en la transmisión de señales de alta frecuencia, también debemos comprender la transmisión del medio físico (como par trenzado, cable coaxial, guía de ondas) que transmite. señales de alta frecuencia Características que son diferentes de las señales de baja frecuencia. Esta característica de transmisión está relacionada con el material conductor del medio de transmisión (como cobre o plata), conductividad (resistividad), forma geométrica (más comúnmente cilíndrica), inductancia distribuida (L0), capacitancia distribuida (C0). , material aislante (permisividad), etc. están relacionados, pero la transmisión de señales de baja frecuencia a menudo no considera la influencia de estos parámetros de distribución y la constante dieléctrica del material aislante.
¿Por qué probar la impedancia característica?
Cuando un rayo de luz se dispara desde el aire hacia el agua, se reflejará, porque las características de la guía de luz de la luz y del agua son diferentes. De manera similar, cuando se transmite la señal, si la impedancia característica cambia en la línea de transmisión, también se producirá reflexión. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia. La longitud de onda de la señal de baja frecuencia es mucho mayor que la longitud de la línea de transmisión, por lo que generalmente no es necesario considerar el problema de la reflexión. En el dominio de alta frecuencia, cuando la longitud de onda de la señal y la longitud de la línea de transmisión son de la misma magnitud, la señal reflejada es fácil de aliasr con la señal original, lo que afecta la calidad de la señal. La adaptación de impedancia puede reducir y eliminar eficazmente la reflexión de la señal de alta frecuencia, por lo que debemos probar la impedancia característica y captar el valor equilibrado y estable para mejorar el fenómeno de prueba deficiente causado por la reflexión. Por lo tanto, la estabilidad de la impedancia es muy importante para controlar las características de la línea de señal diferencial. La impedancia es muy importante para la integridad de las señales digitales de alta velocidad, porque el valor de la impedancia característica afectará el diagrama de ojo de la señal diferencial, el ancho de banda de la señal y la señal. fluctuación y voltaje de interferencia en la línea de señal.
Problema de coincidencia de impedancia USB; ¿Por qué la impedancia característica del USB es de 90 ohmios?
Según el motivo por el que necesita probar la impedancia mencionada aquí, si necesita obtener una impedancia calificada, debe realizar una adaptación de impedancia. Si su interfaz USB se utiliza para transmitir datos y la velocidad está en el rango de alta velocidad, debe conectar el cable de datos de la interfaz USB en la PCB. Para igualar la impedancia, puede diseñar específicamente una impedancia diferencial de aproximadamente 90 ohmios, que es sólo para un par de líneas que transmiten datos; si el requisito de velocidad no es alto, por supuesto, no es un problema si no se usa la impedancia, pero en aplicaciones de alta velocidad, la estabilidad y la velocidad tendrán un impacto. Muchas líneas de señal de alta velocidad, como las líneas de señal CVBS con una impedancia característica de 75 ohmios, líneas de señal de datos LVDS con una impedancia característica de 100 ohmios y líneas de datos USB de alta velocidad con una impedancia característica de 90 ohmios. En el proceso de transmisión de señal, la ruta de cada paso tiene una impedancia transitoria correspondiente. Si la impedancia transitoria que siente la señal eléctrica transmitida a lo largo de la línea de interconexión cambia, una parte continuará y la otra parte se reflejará de regreso a la fuente. Porque la impedancia característica requerida de cada línea de señal es inconsistente y la impedancia de la fuente de señal no coincide. Cuando la resistencia interna de la fuente es menor que la resistencia interna de la línea de transmisión, se producirá un zumbido, es decir, se sobrepasará y sobrecargará la línea de transmisión. Un exceso excesivo tiende a dañar el dispositivo. Si la resistencia interna de la fuente es mayor que la impedancia de la línea de transmisión, se producirá un sobreimpulso insuficiente, lo que provocará que la lógica del circuito esté en un estado indeterminado, lo que puede provocar errores de cálculo o pérdida de señal.
Las resistencias coincidentes mencionadas en Internet están todas a máxima velocidad y a baja velocidad.
Acabo de mencionar el problema de adaptación de impedancia. Creo que deberíamos abrir una ventana. A continuación, abrimos una puerta. Nuestra señal USB es generalmente una señal diferencial. La señal diferencial son dos trazas positivas y negativas, la fase entre las dos La diferencia de 180 grados puede suprimir la interferencia de modo común (la misma fuente de interferencia forma la misma forma de onda de interferencia en las dos señales, y finalmente una positiva y otra negativa serán offset), y también puede aumentar la amplitud de la señal (una positiva y otra negativa, ambas La amplitud es equivalente al doble de la amplitud en un cable). Las señales diferenciales también tienen dos formas de acoplamiento apretado y acoplamiento flojo. Se puede colocar un acoplamiento flojo entre dos cables para evitar aún más el acoplamiento (diafonía) entre los dos. Cuando están estrechamente acoplados, los dos cables pueden estar muy cerca, independientemente de si están acoplados firmemente o débilmente, la señal diferencial se basa principalmente en el plano de tierra como ruta de retorno; hablemos de la impedancia coaxial de 50 ohmios. No sé su origen, pero la mayoría de los instrumentos de RF, circuitos integrados, piezas, etc. están diseñados de acuerdo con 50 ohmios, para que coincidan con instrumentos, circuitos integrados, piezas, etc. de 50 ohmios, conectores de 50 ohmios, trazas de PCB, Se necesitan cables de conexión, etc. para conectar, de modo que la señal de RF pueda transmitirse a otro con la máxima potencia en un extremo. Además, aquí la traza de PCB de 50 ohmios, 50 ohmios es la impedancia característica de la traza; de hecho, el USB de 90 ohmios definido hoy es en realidad la asociación que verifica el ancho, el espaciado y la placa de la traza de la PCB de acuerdo con el diseño de la aplicación. Los parámetros, de hecho, creo que el USB en realidad se puede fabricar con 100 ohmios, pero los mejores datos de verificación en el laboratorio frontal son 90 ohmios, por lo que los diversos conectores y cables en la parte posterior solo se pueden fabricar con 90 ohmios. Si la nuestra es una placa de 100 ohmios o algo más, se producirán reflejos durante la transmisión de la señal y se producirá el problema de adaptación de impedancia anterior.
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