信號在PCB板上的傳輸速度的計算方法


信號在 PCB 板上的傳輸速度的計算方法就傳輸線 a 點至 b 點,我們都必須計算訊號在電路板上的傳導速度才行,但這又和許多系數息息相關,包括導體 ( 通常為銅箔 ) 的厚度與寬度,基板厚度與其材質的電介系數 (Permittivity) 。尤其以基板的電介系數的影響最大,一般而言,傳導速度與基板電介系數的平方根成反比。以常見的 FR-4 而言,其電介系數隨着頻率而改變

其中: 公式:ε =4.97-0.257 log

Pentium II 的頻率信號為例,其上升或下降緣速率典型值約在2V/ns,對2.5V的頻率信號而言,從10%90%的信號水平約需1ns的時間

依:公式:BW=0.35/
 可知頻寬為350MHZ。代入公式可知電介系數大約是4.57
 如果傳導的是兩片無窮大的導體所組成的完美傳輸線,那么傳輸的速度應為5.43 inch/ns。但對電路板這種信號線(Trace)遠比接地層要細長的情況,則可以用微條(Micro strip)或條線 (Strip line)的模型來估算。

對於走在外層的信號線,以微條的公式:inch/ns ,可得知其傳輸速度約為6.98 inch/ns
    對於走內層的信號線,以條線的公式:inch/ns,可得知其傳輸速度約為5.50 inch/ns
 除此之外,也不要忽視貫穿孔(Via)的影響。一個貫穿孔會造成24 ps左右的延遲,舉例而言,頻率產生器到芯片A的頻率線長為12 inch,並打了4個貫穿孔;到B7 inch,沒有貫穿孔,則兩者之間的頻率歪斜為(12-7)/6.98+(0.024X4)=0.81 ns

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