这一部分主要是理解动态两个字。信号在PCB中,是在传输线上传输的,它和原理图中的电路的传输不同。
电路中的传输,一根线上,左右A、B两点。A电上有电压1V,B点上一定马上就有1V电压。
传输线中的传输不同,一根传输线上A、B两点,A点上有电压1V,B点上不一定有1V电压。要靠这个电压信号有么有传输到B点。
那简单说,传输线的动态传播,那就是信号传播需要时间。当然,道理很简单,但是这只是第一层,非常的浅显。下面我们细细分析。
如上图所示,上面的微带线作为的是信号传输线,称为传输路径,下面的GROUND PLANE称为回流路径。这个回流路径需要注意的是,只要构成类似与这种结构,那么,无论下面的”GROUND PLANE”是什么名字,它都将作为信号的回流路径。我们把这个回流路径又叫作参考路径。也就是说,下面的参考平面可以叫做VCC、可以叫做3.3V,可以叫做PGND。任何都可以,只要是一个平面,那么都能作为信号的回流路径。
为了回流路径的重要性,我们经常在PCB相关的知识中了解到“分割地”、“地平面完整”等知识。
上面所说的是基础知识。接下来不如正题。
信号,可以从路和场的角度分别分析。
从场的角度看:
电磁波沿着传播方向不断的向前传播,随着时间向空间的推移,沿着传输线传播。这个过程中需要的是时间。
从路的角度看:
电路的角度,无非就是电压、电流、R、C、L、G等的分析。
先给结论,电压如波浪的前浪一样先前进,同时斜坡占据一定的空间跨度。
什么意思?
如图:
如图可以看见电压像波浪一样的前进,同时“斜坡”有着时间和空间的跨度。
这是为什么呢?
这是由于,输入信号是一个阶跃信号,这个信号有着“上升时间”,信号传输到某一个位置,这个位置的电压会不停的上升,直到上升到输入信号一样的电压。信号没有传输到的地方则不会有电压上升。
下面用ADS仿真来详细说明这个情况,加深理解。仿真设置跳过。
电路上分析,V1=V2=V3=V4=V5=1V。
可以看见,t=1.342nsec的时候,V1=265.2mV,其余都是0。
随着时间变化。当t=1.637nsec的时候,V1=718.8mV。V2=112.1mV,其余都是0。
继续随时间变化。当t=2.036nsec的时候,V1=1.015V,V2=688.1mV,V3=92.14mV。
依次类推,得到后面的两图。
可以分析出来,传输线的传输,并不是“同步”,它是有一定的传输时间的。如果没有传输到对应位置,那么该点的电压为0,该处没有感受到信号。同时也可以发现,先传输到的位置,先得到“电压升”,后传输到的,后得到“电压升”。因此,能够画出电压图。
说明了,传输线的传输,需要时间、需要空间。