En la parte 2 de esta columna, seguimos nuestro viaje a través de una línea de transmisión de la DC en adelante y hacia arriba a través del espectro de frecuencias, paso a paso, la exploración de las características de muy baja a frecuencias ultra-altas.En la parte 1 se trazó la impedancia desde el infinito a CD a la región GHz donde se alcanza el valor de estado estacionario de su impedancia característica, en este caso, 50 Ohms. En la Parte 2 veremos los mecanismos que causan la pérdida de la línea, robo de la señal de su energía mientras transita la línea.
En la siguiente imagen, la figura 1, muestra la magnitud de la impedancia aplanamiento de 50 ohmios en el rango de 1 GHz a través de 20GHz.
Figura 1: La magnitud de la impedancia se aplana a 50 Ohms en el rango de 1 GHz a través de 20GHz.
Así que nos lleva desde DC a la región GHz y hemos visto hasta ahora de que la impedancia característica cae desde el infinito en la DC a un estado constante de 50 ohmios y se aplana.
Sin duda alguna otra cosa sucede en frecuencias más altas? Todo el mundo pregunta sobre el rendimiento de la línea de los datos loft de tasas en la región multi-GHz. Mientras que la impedancia de la instantánea se mantiene más o menos constante, la línea ya no puede ser tratada como sin pérdidas como una serie de mecanismos de pérdida entran en juego para robar la señal de su energía mientras transita la línea.
Profundidad de penetración
profunda de piel es el mecanismo de la primera derrota que hay que tener en cuenta. A medida que la frecuencia aumenta, cada vez más las corrientes de flujo en una capa más delgada cada vez más cerca de la superficie de la traza, lo que reduce la sección efectiva para el flujo de corriente y por lo tanto aumenta la resistencia de CA y se convierte en dependiente de la frecuencia hasta el punto que casi todos los la corriente fluye en la superficie de la huella. La figura 2 muestra que incluso en la frecuencia relativamente modesto de 100MHz la profundidad de penetración de la corriente que fluye en el conductor es sólo penetrar a una profundidad de 6 micras - a 1 GHz se ha reducido a un solo profundidad micras, sólo una pequeña fracción del conductor dispone de:
Figura 2:. A una frecuencia de 100MHz, la profundidad de penetración de la corriente que fluye en el conductor es sólo penetrar a una profundidad de 6 micras
En la siguiente imagen, la figura 3, muestra que en torno a 100 MHz de esta estructura, las pérdidas totales son todavía relativamente baja y se dividen aproximadamente 50/50 entre las pérdidas del conductor y las pérdidas dieléctricas.
Figura 3: A 100MHz las pérdidas globales siguen siendo bajas y se dividen aproximadamente 50/50 entre las pérdidas del conductor y las pérdidas dieléctricas.
Ahora pregúntese: "¿Qué tiene que ocurrir para que el cobre para promover la adhesión?" Por lo general, la superficie es rugosa y, dado que toda la corriente que fluye en la superficie de la huella, la rugosidad Cu añade un segundo golpe y le roba la señal de la energía aún más (ver figuras 4 y 5).Figura 4: Las pérdidas con . rugosidad . Figura 5: Especificación de la rugosidad RMSA 5 micras rugosidad RMS (Figura 5) duplica la cantidad de pérdida de conductor a la frecuencia anterior (Figura 4), pero, en nuestro viaje en la banda de frecuencia, las pérdidas efecto de la piel, aunque sigue aumentando, sólo aumentan en proporción a la raíz cuadrada de la frecuencia.
La pérdida dieléctrica
pérdidas dieléctricas, que están presentes en niveles muy bajos en la frecuencia por encima, el aumento sin tregua y de forma directamente proporcional a la frecuencia, lo que significa que a medida que se mueven hacia arriba, las pérdidas dieléctricas en última instancia, convertirse en el mecanismo de pérdida predominante. Pérdida dieléctrica es la energía del calor perdido en los cargos del sustrato y las descargas. Una amplia gama de materias primas están disponibles, desde los más pérdidas a través de la pérdida de ultra bajo, pero, independientemente del material, no en algún momento ser un lugar donde las pérdidas dieléctricas convertido en el principal mecanismo de pérdida, evidentemente, este cambio se encuentra en frecuencias mucho más altas con materiales de baja pérdida.
La figura 6 muestra en detalle gráfico. Para mayor claridad, he eliminado el efecto de la rugosidad de la superficie de la gráfica, pero se puede ver claramente que la frecuencia de elevación de hasta 100GHz que de los 8 dB por pulgada de la pérdida de sólo el 0,4 dB de la contribución es de pérdidas del conductor.
Figura 6: dieléctrica y la pérdida del conductor.
Así que ahí lo tienen: desde DC a 100GHz. Creo que es bastante lejos, por el momento, pero si esto ha abrir el apetito para una comprensión más profunda, yo recomendaría la lectura de los siguientes: Dr. Eric Bogatin, Signal Integrity simplificado, el Dr. Howard Johnson y el Dr. Martin Graham, de propagación de señal de alta velocidad - Magic Negro avanzada y Stephen Hall, Hall y James Garrett A McCal, Diseño Digital de Alta Velocidad del sistema .
http://www.pcb007.com/pages/zone.cgi?artcatid=0&a=80298&artid=80298&pg=5
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