Kdy je spoj vedení

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

LinkLab se ptá, kdy drát přestane být drátem. Tady je odpověď v geometrii: rozhoduje doba hrany, ne frekvence — a je to jediné kritérium, které se v obou labkách počítá stejně.

Vlevo řez, vpravo impedance proti šířce. Zkrať dobu hrany na 0,2 ns a sleduj, jak kritická délka spadne pod velikost desky.

Kritérium

2 · t_průlet > t_hrana / 2 ⟹ je to vedenía nikde v tom není frekvence

Signál letí po FR4 zhruba 6,7 ps na milimetr. Odraz od konce, který se stihne vrátit dřív, než hrana skončí, je neviditelný — splyne s ní. Ten, co se vrátí později, je viditelný schod. Pro hranu 1 ns je kritická délka asi 45 mm; pro hranu 0,3 ns je to 14 mm, a to je vzdálenost mezi dvěma pouzdry.

Doba hrany, ne hodinová frekvence. Deska s 10MHz hodinami a moderním hradlem s hranou 0,3 ns je z tohoto pohledu rychlejší než deska se 100 MHz a starým pomalým budičem. Rychlost logiky si nikdo neobjednal — přišla s tím, že se nové součástky prostě dělají rychlé.

Impedance je geometrie

Z₀ ≈ (87/√(ε_r+1,41)) · ln( 5,98·h / (0,8·w + t) )IPC-2141, a je to aproximace

Širší spoj = nižší impedance. Dál od roviny = vyšší. Padesát ohmů na FR4 s 200µm dielektrikem vyjde na šířku kolem 380 µm — a proto se to nedá „nakreslit jakkoli a pak doladit“: impedance je dána plánem vrstev dřív, než se začne routovat.

Nástroj hlásí, kdy je ta aproximace mimo svůj rozsah (w/h pod 0,1 nebo nad 3), protože mimo něj vrací číslo, které vypadá stejně věrohodně a není.

Co s tím, když to vedení je

Sériová terminace u zdroje: rezistor, který doplní výstupní odpor budiče na Z₀. Nejlevnější, funguje pro jeden přijímač na konci.
Paralelní na konci: přesnější pro víc přijímačů, ale teče trvalý proud.
Zkrátit spoj pod kritickou délku. Vždycky nejlepší, když to jde.
Zpomalit hranu, pokud to budič umí. Řeší to i vyzařování naráz.