Elektrische Leitungen

Werbung
Elektrische Leitungen
Seminar
18.01.2005
Felix Rembor
Inhalt
1 Grundlagen
2 Leitungstypen
3 Einfache vs. Differentielle Signalübertragung
4 Entwurf von Leiterplatten
5 Augendiagramme
6 Time Domain Reflectometry
7 Praktische Umsetzung
8 Persönliche Bemerkung
Elektrische Leitungen
Seite 2
1 Grundlagen
1.1 Impedanz
1.3 Reflektionen
1.1.1 Verlustfreie Leitungen
1.3.1 Terminierung
1.1.2 Verlustbehaftete Leitungen
1.1.2.1 Skin Effekt
1.1.2.2 Weitere Effekte
1.1.2.3 Formeln
1.1.2.4 Tools
1.4 Crosstalk
1.4.1 Kapazitive Einkopplung
1.4.2 Induktive Einkopplung
1.4.3 Ohm‘sche Einkopplung
1.2 Dämpfung
Elektrische Leitungen
Seite 3
1.1 Impedanz
Ersatzschaltung einer Übertragungsstrecke:
dR
Sender
(Quelle)
dL
dG
Querschnitt:
Empfänger
(Senke)
dC
Impedanz:
dz  dR
dL
dzjdR
Z
Elektrische Leitungen
dz

dy
dydG
dG  jdC
dy
jdL  dR
jdC  dG
Seite 4
1.1 Impedanz
Verlustbehaftete Leitung:
(Lossy Transmission Lines)
Verlustfreie Leitung:
(Loss-less Transmission Lines)
(großes R, kleines G)
Z
dR  jdL
dG  jdC
(R, G = 0)
Z
dR  jdL

dG  jdC
jdL
dL

jdC
dC
•frequenzunabhängig
•längenunabhängig
Elektrische Leitungen
Seite 5
1.1.1 Verlustfreie Leitungen
Formeln zum Abschätzen:
Impedanz:
Ausbreitungsverzögerung:
Ausbreitungsgeschwindigkeit:
dL
dC
t  dL * dC
1
v
t
Z
dL  Z * t
t
dC 
Z
Elektrische Leitungen
Seite 6
1.1.2 Verlustbehaftete Leitungen
In realen Leitungen ist R (und G) nicht 0 => Impedanz ist längen- und frequenzabhängig.
Beispiel: Leiterbahn auf einer Platine
Typische Dicke der Kupferschicht: 35µm
Typische Leiterbahnbreite: 100µm
RDC
Elektrische Leitungen
 *l
1,7 *108




4
,
9
A
(100 *106 ) * (35 *106 )
m
Seite 7
1.1.2.1 Skin Effekt
Durch das elektromagnetische Feld des Stromes entstehen Wirbelströme im Leiter, durch
welche ein nicht leitender Bereich in der Leitung entsteht. Der Leiterquerschnitt wird effektiv
verringert und somit der Widerstand erhöht.
Nicht leitender Bereich
Skin depth

2

µ = Permeabilität
I
Elektrische Leitungen
 = Admittanz
Seite 8
1.1.2.1 Skin Effekt
Skin depth
100000
10000
Skin depth (in µm)
1000
RG-58A/U Coaxial-Kabel
100µm PCB-Leitung
100
10
1
0,1
On-chip-interconnect (0,13µm)
0,01
0,001
1
10
100
1k
10k
100k
1M
10M
100M
1G
10G
100G
1T
10T
100T
Frequenz f (in Hz)
Elektrische Leitungen
Seite 9
1.1.2.1 Skin Effekt
Widerstand unter Berücksichtung des Skin-Effekts
10000000
On-Chip-Interconnect (0,13x0,39µm)
1000000
100000
100µm PCBLeitung
Widerstand R (in Ohm)
10000
1000
100
RG-58A/U Coaxial
Kabel
10
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
1
10
100
1k
10k
100k
1M
10M
100M
1G
10G
100G
1T
10T
100T
Frequenz f (in Hz)
Elektrische Leitungen
Seite 10
1.1.2.2 Weitere Effekte
Proximity-Effekt:
Ein in positiver- und ein in negativer Richtung
durchflossener Leiter Stoßen sich voneinander ab.
B-Feld der Leiter erzeugen Wirbelströme ==> Mehr
Stromfluß in der Innenseite ==> Kabel stoßen sich ab.
+
-
Surface-Roughness:
Die Oberfläche eines Leiters ist
‚hügelig‘. Sinkt bei hohen Frequenzen
die ‚Skin depth‘ unter die
Oberflächenrauheit, muss der Strom
einen weiteren Weg zurücklegen.
Skin depth
Dielectric-Effects:
Bei hohen Frequenzen entstehen durch den elektrischen Strom Mikrowellen. Diese werden im
Dielektrikum in Wärme umgesetzt. (= Dielectric loss)
Elektrische Leitungen
Seite 11
1.1.2.3 Formeln
Impedanz:
Ausbreitungsverzögerung:
Ausbreitungsgeschwindigkeit:
Additive Impedanz durch Skin-Effekt:
Skin-Tiefe:
Startfrequenz des Skin-Effekts:
dR  idL
dG  idC
t  (dR  idL)  (dG  idC )
Z
1 c
v  0
t
r
1 f
2d 
2
(f )
2f
RSkin ( f ) 
f Skin_ Start (d ) 
4
µd 2
µ = Permeabilität
 = Admittanz
Elektrische Leitungen
Seite 12
1.1.2.4 Tools
Fazit:
Realistische Modelle sind sehr komplex. Um zu berechnen, wie breit und wie weit entfernt
Leiterbahnen sein müssen, um eine bestimmte Impedanz zu bekommen, verwendet man
spezielle Programme. Zum Beispiel Impedance Calculator von Polar (früher ~800 €; jetzt
~2000€).
Elektrische Leitungen
Seite 13
1.2 Dämpfung
Dämpfung
=
L
Tiefpass 2. Ordnung
Sender
(Quelle)
C
Empfänger
(Senke)
+
Skin-Effekt
+
Surfave Roughness
+
Dielectric loss
Elektrische Leitungen
Seite 14
1.2 Dämpfung
Dämpfung einer PCB-Leitung
100
Skin-Effekt
Dämpfung (in dB/m)
10
Dielectric
loss
a ~ f1/2
LC
a konst.
1
a~f
RC
a ~ f1/2
0,1
0,01
10k
100k
1M
10M
100M
1G
10G
Frequenz f (in Hz)
Elektrische Leitungen
Seite 15
1.3 Reflektionen
Ändert sich die Impedanz einer Leitung, wird ein Teil des Signals reflektiert.
Reflektionsfaktor:
r
Z1  Z 0
Z1  Z 0
Reflektionsspannung:
Vreflekt  r *V
Reflektionsstrom:
I reflekt  r * I
(Übergang von Z0 nach Z1)
I
Z0 = 30 
Signal
I
Z1 = 30 
Z0 = 10 
Z1 = 10 
r = -1/2
Signal
r = 1/2
1
Zeit
-1
Elektrische Leitungen
1
Zeit
Seite 16
1.3.1 Terminierung
Am Ende einer Leitung wechselt das Signal
von der Leitungsimpedanz zu .
Leitung
 r = 1.
Das Signal pendelt zwischen den
Leitungsenden hin und her und überlagert
andere Signale auf der Leitung. Es kommt zum
sogenannten Ringing.
Zeit
Ringing
Zeit
Am Ende der Leitung soll das Signal jedoch nicht reflektiert werden. Dies geschieht, wenn r = 0.
0
Z L  ZT
 Z L  ZT  Z L  ZT
Z L  ZT
Ein Terminierungswiderstand mit der gleichen Impedanz wie der der Leitung verhindert diesen Effekt.
Elektrische Leitungen
Seite 17
1.3.1 Terminierung
Bruchteil der Anstiegszeit
Terminierung mit Stub:
Z0
Sender
Z0
Elektrische Leitungen
ZStub
Empfänger
RStub
Fly-by-Terminierung (Busse):
Sender
RTerm
Z0
RTerm
Empfänger
Seite 18
1.4 Crosstalk
Einflussnahme eines fremden Signals auf die ‚eigene‘ Signalleitung durch:
•kapazitive Einkopplung,
•induktive Einkopplung oder
•ohm‘sche Einkopplung
V

XTalk dBX   20 log Empfänger 
 VSender 
Elektrische Leitungen
Seite 19
1.4.1 Kapazitive Einkopplung
Beispiel:
Zwei eng beieinander liegende
Leitungen wirken wie zwei Platten
eines Plattenkondensators.
FEXT
NEXT
Reflected NEXT
NEXT - Near End Crosstalk or Reverse Coupling:
Signaleinkopplung entgegen der Richtung des Verursachers. Die Amplitude des eingekoppelten Signals
steigt mit der Koppellänge bis zu ihrer Sättigung (1/2 Anstiegszeit).
FEXT - Far End Crosstalk or Forward Coupling:
Signaleinkopplung in die Richtung des Verursachers. Die Amplitude des eingekoppelten Signals steigt
mit der Koppellänge bis zu ihrer maximalen Amplitude von VVerursacher . Dieser Effekt entsteht durch die
Induktivität einer Leitung und ist daher negativ.
(Obwohl der Effekt durch eine Induktivität hervorgerufen wird, sei er bei den kapazitiven Einkopplungen
erwähnt, da er charakteristische Eigenschaften einer kapazitiven Einkopplung aufweist.)
Elektrische Leitungen
Seite 20
1.4.1 Kapazitive Einkopplung
Reduzieren kapazitiver Einkopplungen:
•Abschirmung (GND-Ummantelung, Striplines anstatt Microstripes)
•Nebenläufigkeit von Leitungen vermeiden
•Signalanstiegszeit so groß wie möglich wählen
•Distanz zum Bezugspotential so klein wie möglich wählen
•Signalleitungen so weit wie möglich von einander weg positionieren
•Amplitudenverringerung
•Niederohmiger Aufbau
Elektrische Leitungen
Seite 21
1.4.2 Induktive Einkopplung
Entstehen durch Leiterbahnschleifen
Beispiele:
Elektromagnetisches Feld
EKG-Elektroden an Hand und Fuß schließen eine
Fläche ein. Dies entspricht einer Spule mit einer
Windung.
Sensor
GND
Area-Loop
‚Umwege‘ einer Leiterbahn
Elektrische Leitungen
Seite 22
1.4.2 Induktive Einkopplung
Reduzieren induktiver Einkopplungen:
•Loop Areas minimieren
•Gedrehte Kabel verwenden
•Niederohmiger Aufbau
Elektrische Leitungen
Seite 23
1.4.2 Ohm‘sche Einkopplung
Treten nur in manchen Spezialgebieten in relevanter Form auf.
Beispiel: Biomedizintechnik
Messen von Aktionsimpulsen in Nervenleitungen. Strom der Stimmulationselektrode wird über Axon
weitergeleitet.
Nervenzellen
2. Ableitung
Elektrische Leitungen
1. Ableitung
Stimulation
Seite 24
1.4.2 Ohm‘sche Einkopplung
Reduzieren ohm‘scher Einkopplungen:
•Galvanische Trennung durch Optokoppler oder Spulen
•Oft nicht oder nur sehr schwer möglich.
Elektrische Leitungen
Seite 25
2 Leitungstypen
2.1 Koaxialkabel
2.2 Twisted Pair
2.3 Shilded Twisted Pair
2.4 Microstrip / Stripline
2.5 Übersicht
Elektrische Leitungen
Seite 26
2.1 Coaxial-Kabel
Kupferleitung
Dielektrikum
Masse (Shield)
Ummantelung
+ sehr gut abgeschirmt
+ sehr genau definierte Impedanz
+ tauglich für Frequenzen über 1 GHz
- relativ teuer
- sehr dickes Kabel
- teure Installation (Sender, Empfänger, Stecker)
Eingesetzt im Audio- und Videobereich
Elektrische Leitungen
Seite 27
2.2 Twisted Pair (TP)
Twisted Pair
+ sehr billig
+ billige Installation
+ kleine Angriffsfläche für magnetische Felder
+ geringer Platzbedarf
- keine Abschirmung
- nur für hohe Signalpegel geeignet
- max. 250 Mb/s
Paar
1
- schlecht definierte Impedanz
2
3
Verwendet in Low-Cost-LANs
4
Elektrische Leitungen
Seite 28
2.3 Shilded Twisted Pair (STP)
Abschirmung (Masse)
Twisted Pair
+ Abschirmung
+ kleine Angriffsfläche für magnetische Felder
+ geringer Platzbedarf
+ bis zu 1 Gb/s
+ auch für kleine Signalpegel geeignet
Paar
1
- teuer
- teure Installation
2
3
Verwendet in Netzwerken
4
Elektrische Leitungen
Seite 29
2.4 Microstrip / Stripline
Microstrip:
Schutzlack
Leiterbahn
Dielektrikum
Referenz (PowerPlane)
Stripline:
Referenz
(Powerplane)
Elektrische Leitungen
Leiterbahn
Dielektrikum
Seite 30
2.4 Microstrip / Stripline
Eigenschaften und Verwendung:
+ tauglich für Frequenzen über 10 Gb/s
+ gute Abschirmung möglich
+ gut definierte Impedanzen möglich
+ sehr geringer Platzbedarf
+ individuelle Leitungsgestaltung möglich
- nur für geringe Entfernungen sinnvoll
- physikalisch unflexibel
In elektrischen Geräten
Elektrische Leitungen
Seite 31
2.5 Übersicht
Größe
Koax-Kabel
PCB-Leiterbahn
UTP
STP
500 Mb/s
1 Gb/s
10 Gb/s
Frequenz
Elektrische Leitungen
Seite 32
3 Einfache vs. Differentielle Signalübertragung
Einfache Signalübertragung:
+ benötigt nur eine Leitung
- reagiert empfindlich gegenüber externen Störungen
+ einfach zu implementieren
- Ground-Bounce
Ground-Bounce:
VCC = 5 V
Sender
1V
Output = 1-4 V
Empfänger
1V
GND = 0 V
Erwartet 0-5 V
Elektrische Leitungen
Seite 33
3 Einfache vs. Differentielle Signalübertragung
Differentielle Signalübertragung:
+ relativ unempfindlich gegenüber externen Störungen
+ unempfindlich gegenüber Levelschwankungen
+ kleine Spannungshübe => schnell
- benötigt zwei Leitungen
- fördert Skew
Skew durch unterschiedlich lange Wege:
Elektrische Leitungen
Seite 34
4 Entwurf von Leiterplatten
4.1 Vias / Pads
4.2 Ecken
4.3 Layeranordnung
4.4 Abschirmung
4.5 Hitzefallen
4.6 Pufferkondensatoren
Elektrische Leitungen
Seite 35
4.1 Vias / Pads
Während der
Durchkontaktierung
von Bezugspotential
entkoppelt.
Pad
Bohrung mit
Metalhülse
Layer
Anti-Pad
Vias und Pads stellen eine Impedanzveränderung dar und rufen schon bei niedrigen Frequenzen
(MHz-Bereich) Reflektionen hervor.
Wenn möglich sollten Vias vermieden und die Pads / Bauteile so klein wie möglich gewählt werden.
Elektrische Leitungen
Seite 36
4.2 Leiterbahnecken
90° Ecke
45° Ecke
Kurve
Leiterbahn aus Sicht des Stromes (‚aufgeklappt’)
Winkel in Leiterbahnen stellen wie Vias eine Impedanzveränderung dar und erzeugen Reflektionen.
Besser: 2 x 45° Winkel oder Rundungen
Elektrische Leitungen
Seite 37
4.3 Layerandordnung
Routing Layer
Powerplanes (VCC, GND)
Bei Platinen für hochfrequente Signale (>50 MHz) sollten 4-lagige Platinen erstellt werden. Die
inneren Layer sollten als Powerplanes (VCC, GND) verwendet werden, um eine konstante Impedanz
der Leitungen zu erreichen und um Crosstalk zu unterdrücken.
Elektrische Leitungen
Seite 38
4.4 Abschirmung
Gegen externe Einflüsse:
Routing Layer
Am Leiterplattenrand:
Powerplanes
Routing
GND
Zwischen Leiterbahnen:
Signalleitung 1
VCC
Via
Routing
GND
Signalleitung 2
Die Masse ist eine sehr gute Abschirmung gegenüber Crosstalk und elektromagnetischen Wellen.
Elektrische Leitungen
Seite 39
4.5 Pufferkondensatoren
Kondensatorersatzschaltung:
C
L
Dämpfung
R
Frequenz
Pufferkondensatoren werden verwendet, um um Spannungspeeks auf der Versorgungsspannung abzubauen.
Ab einer bestimmten Frequenz überwiegt jedoch die Induktivität der Leitung, und der Kondensator wirkt
wie eine Spule.
=> Verwenden mehrerer unterschiedliche Kondensatoren mit möglichst kurzer Distanz zu den
Versorgungspins.
Elektrische Leitungen
Seite 40
4.6 Hitzefallen
Wird ein Pad mit einer großen Leiterfläche verbunden, die das Pad umgibt, fließt die Wärme beim
Verlöten zu schnell in die Umgebung ab. Es entstehen kalte Lötstellen.
Um dies zu vermeiden, wird das Pad über dünne Leitungen mit der großen Leiterfläche verbunden.
=> Impedanzsprung
Elektrische Leitungen
Seite 41
5 Augendiagramme
Aus Augendiagrammen ist
ersichtlich:
•Signallevel
•Skew
•Jitter
•‚Nutzbare Signalzeit‘
Elektrische Leitungen
Seite 42
6 TDR - Time Domain Reflectometry
6.1 Das TDR-Prinzip
6.2 Die TDR-Messung
6.3 Mathematischer Zusammenhang
6.4 Beispiel
6.5 Synergien
Elektrische Leitungen
Seite 43
6.1 Das TDR-Prinzip
Messung von Reflektionen über die Zeit
Ursprünglich verwendet, um Kabelbruchstellen bei vergrabenen Kabeln zu ermitteln.
Durch feinere Geräte wurde später die Impedanzmessung ermöglicht.
Heute werden TDR-Messungen in vielen Lebensbereichen durchgeführt.
r1
X
r2
R1
r4
r3
R2
Reflektionsfaktor:
X
r2*X
X-r2*X
r2*r1*X (X-r2*X)*r4
r
Z1  Z 0
Z1  Z 0
Vreflekt  r *V
I reflekt  r * I
Zeit
Elektrische Leitungen
Seite 44
6.2 Die TDR-Messung
Einspeisung eines
Spannungssprungs
Z0 = 50 Ohm
Messabgriff
An die zu vermessende Leitung wird eine
Sprungfolge angelegt. Gleizeitig wird die
Spannung am Einspeisepunkt über die Zeit
gemessen.
Die angelegte Spannung wird durch
Reflektionen überlagert. Durch die
Spannungsänderungen zu bestimmten Zeiten
können auf Impedanzveränderungen in
bestimmten Entferungen geschlossen werden.
Elektrische Leitungen
Z1 = 34 Ohm
Referenzspannung
Gemessene
Spannung
Reflektion
Seite 45
6.3 Mathematischer Zusammenhang
Umrechnung von Spannung auf Impedanz:
r
Z1  Z 0
Z1  Z 0
Vreflekt  r *V
I reflekt  r * I
r
U reflekt
U in

U in  U Messung
U in
Z1  Z 0
1 r
1 r
Impedanz der Einspeiseleitung muss dem Messgerät bekannt sein! => Initialisierung
Elektrische Leitungen
Seite 46
6.4 Beispiel
Z0 = 50 Ohm
Z1 = 34 Ohm
Nach t = 150 ps:
Ureflect = -5,75 V
Uin = 32,3V
r
U reflekt
U in
Z1  Z 0
 0,18
1 r
 34,7
1 r
Elektrische Leitungen
Seite 47
6.5 Synergien
Giftmülldeponien:
Tritt Giftmüll aus den Fässern, verändert sich die
Impedanz der unisolierten Leiterbahnschleife.
!?!
X
Elektrische Leitungen
Seite 48
6.5 Synergien
Ausgrabungen:
! Booom !
Über Schallwellen und mehrere Messstationen auch
mehrdimensionale Vermessungen des Erdreiches möglich
Elektrische Leitungen
Seite 49
6.5 Synergien
Weitere Einsatzgebiete:
•Flüssigkeitsstandanzeige
•Suche von Kohle-, Öl-Vorkommen usw.
•Ultraschallaufnahmen
•Radar
•Echolot
Elektrische Leitungen
Seite 50
7 Praktische Umsetzung
7.1 Signalmessung auf der ATOLL-Übertragunsstrecke
7.2 Impedanzmessung auf der ATOLL-Übertragungsstrecke
7.3 X-Talk zwischen einem Differential Pair
7.4 Messung der Auswirkungen von Vias, Pads & Bauelementen auf die
Impedanz
Elektrische Leitungen
Seite 51
7.1 Signalmessung
Frage:
Ist das ATOLL-Kabel gut genug, um eine Strecke von 10m zu überbrücken?
Antwort gibt die Messung eines Augendiagramms.
Elektrische Leitungen
Seite 52
7.1.1 Messaufbau
(500mV Hub)
Trigger
HF-Koaxial
Buchse
50 Ohm
Koaxial-Kabel
Lötstelle
ATOLL-BGA
differential
STP
SCSI-Stecker
SCSI-Buchse
Microstrip
Elektrische Leitungen
Seite 53
7.1.2 Ergebnisse
(Alle Tabellen in mV)
250 MHz
125 MHz
200
300
150
200
100
100
1m
0
-100
50
?
0
?
-50
-100
-200
-150
-300
-200
200
100
150
80
60
100
10 m
40
50
20
0
0
-50
-20
?
-40
-100
-60
-150
-80
-200
-100
Elektrische Leitungen
Seite 54
7.2 Impedanzmessung
Frage:
Wo sind die Schwachstellen der ATOLL-Übertragungsstrecke? Was verursachte die
Verzerrungen im Augendiagramm?
Antwort gibt eine TDR-Messung
Elektrische Leitungen
Seite 55
7.2.1 Messaufbau
HF-Koaxial
Buchse
50 Ohm
Koaxial-Kabel
Lötstelle
ATOLL-BGA
differential
STP
SCSI-Stecker
SCSI-Buchse
Microstrip
Elektrische Leitungen
Seite 56
7.2.2 Ergebnis
200
180
Hier stimmt was nicht.
Warscheinlich Stichleitung zu BGA
Impedanz (in Ohm)
160
140
120
100
80
60
40
50 Ohm Koaxial-Kabel offensichtlich nicht 50 Ohm
20
0
-20
Reflektionsentfernung ==>
Elektrische Leitungen
Seite 57
7.3 X-Talk
Frage:
Wie groß ist das Übersprechen zwischen einem differentiellen Paar auf 1 m ATOLL-Kabel?
Antwort gibt die Messung eines Augendiagramms.
Elektrische Leitungen
Seite 58
7.3.1 Messaufbau
(500mV Hub)
Trigger
HF-Koaxial
Buchse
50 Ohm
Koaxial Kabel
Lötstelle
ATOLL-BGA
differential
STP
SCSI-Stecker
SCSI-Buchse
Microstrip
Elektrische Leitungen
Seite 59
7.3.2 Ergebnis
X-Talk - 1m ATOLL-Kabel bei 375 Mhz
Elektrische Leitungen
Seite 60
7.4 Auswirkungen von Vias, Pads & Bauelementen
Frage:
Wie groß sind die Reflektionen, die von Vias, Pads und Bauelementen hervorgerufen werden?
Antwort gibt eine TDR-Messung.
Elektrische Leitungen
Seite 61
7.4.1 Messaufbau
HF-Koaxial
Buchse
50 Ohm
Koaxial-Kabel
ATOLL-BGA
Löstelle
Via
STP
SCSI-Stecker
SCSI-Buchse
differential
Microstrip
Elektrische Leitungen
Seite 62
7.4.2 Ergebnis
250
Impedanz (in Ohm)
200
150
100
120
50
115
110
105
0
100
-50
Reflektionszeit
Elektrische Leitungen
Seite 63
8. Persönliche Bemerkung
In der Literatur wird ausführlichst diskutiert, wie man eine Leiterbahn an ein Via leitet,
und was man um ein Via herum bauen kann, um möglichst wenige Reflektionen zu
erhalten.
Wenn ich mir jedoch meine Messergebnisse ansehe, drängt sich mir der Verdacht auf, dass
hier ‚Viel Lärm um Nichts’ gemacht wird.
!?! Wirklich !?!
Achtung:
TDR-Messungen sind mit Vorsicht zu genießen. Hier kann man sich sehr leicht selbst
aufs Kreuz legen.
Elektrische Leitungen
Seite 64
8. Persönliche Bemerkung
Impedanz (in Ohm)
200
180
Die Impedanz des Kabels scheint zu steigen.
160
Erklärung: die gemessenen Reflektionen müssen
durch das Kabel und werden dabei gedämft.
140
120
100
80
60
40
20
Eine Messung, bei der von ‘hinten’ beginnend gemessen
wurde, belegte, dass die Peeks an den SCSI-Steckern etwa
gleich groß sind!
0
-20
Reflektionsentfernung ==>
Elektrische Leitungen
Seite 65
8. Persönliche Bemerkung
TDR-Messergebnisse werden mit der Entfernung des Messpunktes immer unbrauchbarer!
Wiederholung des Versuchs zur Messung der Impedanzbeeinflussung von Vias mit möglichst
kurzen Leitungen.
Messrichtung
Gemessene Leitung
Elektrische Leitungen
Seite 66
8. Persönliche Bemerkung
Messergebnisse:
Koaxial-Buchse
Via immer noch nicht sichtbar
? Via ?
Via versehen mit Stichleitung
Elektrische Leitungen
Seite 67
8. Persönliche Bemerkung
Fazit:
Es gibt interessante, relevante physikalische Effekte , und
es gibt interessante, irrelevante physikalische Effekte.
Es mag vielleicht auch sein, das es einen uninteressanten physikalischen Effekt gibt.
In der Literatur werden in der Regel alle Effekte als wichtig dargestellt.
Aber:
Wer betreibt Platinen mit ~6Ghz und höher? (Dielectric Loss)
45°-Ecken im PCB Bereich eine Selbstverständlichkeit, obwohl so gut wie nie
nötig (wird relevant ab 2 Ghz)
TDR-Messungen haben mich nicht wirklich überzeugt
Elektrische Leitungen
Seite 68
Quellen
High-Speed Signal Propagation - Advanced Black Magic
Howard Johnson, Martin Graham; Prentice Hall, ISBN: 0-13-084408-X
Design, Simulation and Implementation of an Interconnect including a Printed Circuit Board and
Chip Package for High Speed Signals with improved Signal Integrity
Diplomarbeit Holger Fröning; Lehrstuhl für Rechnerarchitektur, Universität Mannheim
Biomedizintechnik
Vorlesungsskript, Jürgen Hesser; Universität Mannheim
Emulation einer TDR Messung mit Empire
Dr.-Ing. Michael Reppel, Dr Mühlhaus Consulting & Software GmbH
Theoretische und und Experimentelle Untersuchungen zur Detektion von Feuchteprofilen mittels
TDR-Messleitung
K. Kupfer, E. Trinks, Th. Schäfer, Th Keiner
MFPA an der Bauhaus-Universität Weimar
Elektrische Leitungen
Ende des Beitrags
Herunterladen