Die Leiterbahnimpedanz (Gleichungen) von Leiterplatten scheint die Frequenz nicht zu berücksichtigen. Ich habe dies (früher) als charakteristische Impedanz betrachtet, dh die verteilte Impedanz der Leitung, die von einem bestimmten Punkt auf der Leitung für eine bestimmte Frequenz aus "betrachtet" wird (aber nicht sicher, ob das gültig ist)
Ist die Leiterbahnimpedanz der Leiterplatte also eine Impedanz oder ein Widerstand?
(Bearbeitet umständliche Formulierungen)
Ist die Impedanz der PCB-Leiterbahn also eine Impedanz oder ein Widerstand?
Es ist beides (Kurzgeschichte) ...
Der Unterschied zwischen einem Kabel und einer Leiterbahn auf einer Leiterplatte ist die Länge. Kabel können kilometerlang sein, aber eine Leiterbahn ist wahrscheinlich nicht länger als einen Fuß. Bei einer Fußlänge (300 mm) beträgt eine Signalfrequenz mit dieser Wellenlänge etwa 1 GHz. Wir sagen jedoch in EE, dass alles, was sich einem Zehntel einer Wellenlänge nähert, signifikant zu werden beginnt, daher ist für einen Fuß (300 mm) alles um 100 MHz oder darüber relevant, um über die charakteristische Impedanz nachzudenken, und vor allem alles, was ernsthaft höher als 1 ist MHz wird eine rein ohmsche Impedanz haben.
Die allgemeine Formel für eine T-Linie lautet wie folgt: -
Wenn die Frequenz über mehrere hundert kHz ansteigt, wird die Begriffe dominieren und wir erhalten Folgendes: -
Diese Formel bezieht sich nicht auf die Frequenz und ist auch resistiv.
Abschluss; Jede PCB-T-Line-Berechnung wird sich nicht die Mühe machen, an etwas anderes als resistive Terme zu denken, da es physikalisch einfach nicht lang genug ist, um eine praktische Überlegung zu sein.
Hängt davon ab, wie der Begriff "Spurimpedanz" verwendet wird. Es kann verwendet werden, um die Serienimpedanz (hauptsächlich Widerstand) der Leiterbahn zu bezeichnen, die bei hohem Strom wichtig ist.
Oder es kann ein Synonym für Wellenwiderstand sein.
Kontext kann helfen.
Wenn die "Impedanz" ein Bruchteil eines Ohms ist oder der Kontext hohe DC-Ströme sind oder Sie an einem Abwärtswandler oder Motortreiber arbeiten, bedeutet dies den Leiterbahnwiderstand (dicker die Leiterbahn, desto niedriger die Impedanz). Niemand denkt über Übertragungsleitungseigenschaften in einem Netzteil nach; In Schaltkreisen will man in der Regel möglichst geringe Leiterbahnwiderstände und Induktivitäten.
Wenn die "Impedanz" 50 oder 75 Ohm oder nahe daran ist oder der Kontext ein Antenneneingang oder ein HF-Filter ist, dann ist die charakteristische Impedanz (in diesem Fall erscheint der tatsächliche Leiterbahnwiderstand nicht als "Impedanz", sondern als Übertragungsleitung " Verlust".)
Nun, Sie haben uns nichts über den Kontext gegeben, also...
Eine Leiterbahn ist eine Übertragungsleitung.
Eine ideale Übertragungsleitung hat eine ohmsche Impedanz. Eine Übertragungsleitung mit Verlust hat eine Impedanz, die so nahe am Widerstandswert liegt, dass nur wenige Menschen sie als alles andere als widerstandsbehaftet betrachten würden.
Auf einem realen Substrat, beispielsweise FR4, ändert sich die Impedanz einer realen PCB-Leiterbahn mit der Frequenz, da die Dielektrizitätskonstante und der Verlust des Dielektrikums variieren und der Widerstand des Kupfers mit der Frequenz variiert. Wenn es sich bei der Leiterbahn um einen Mikrostreifen handelt, ändert sich außerdem die Stärke des Felds in der Luft und in der Platine mit der Frequenz, was Geschwindigkeits- und Impedanzänderungen verursacht.
Die Impedanz der Leiterplattenspur scheint die Frequenz nicht zu berücksichtigen
Das stimmt überhaupt nicht. Was ist mit Hochgeschwindigkeitsschaltungen? Jede Schnittstelle mit einem differenziellen Paar, wie PCIe oder USB, berücksichtigt die Frequenz für das Entwerfen einer Ablaufverfolgung.
Ich glaube nicht an „reinen Widerstand“. Solange Elektromagnetismus existiert, wird es immer eine Impedanz geben, auch wenn der Imaginärteil (z. B. Induktivität/Kapazität) sehr klein ist.
Ich denke, wonach Sie suchen, ist ein Mikrostreifen, eine Art Übertragungsleitung für Leiterplatten. Sie enthalten eine Leiterbahn, eine Masseebene und ein dielektrisches Substrat.
Altium hat eigene Designleitfäden speziell für Leiterbahnen und Frequenzen.
PCB-Leiterbahnen haben einen Widerstand und eine Impedanz. Das heißt, eine Leiterbahn kann als Widerstand, Induktor und Kondensator wirken. Sie sind alle drei auf einmal.
Der Widerstand ist unabhängig von der Frequenz der Signale. Auch die Induktivität und die Kapazität der Leiterbahn sind (weitgehend) unabhängig von der Frequenz.
Der Widerstand hängt von der Länge und der Querschnittsfläche der Leiterbahn ab.
Die Induktivität hängt von der Länge der Leiterbahn und ihrer Verlegung ab (Schnörkel ergeben höhere Impedanzen).
Die Kapazität hängt von der Länge und der Oberfläche der Leiterbahn sowie von der Fläche benachbarter Leiter ab - eine breite Leiterbahn über einer Masseebene hat eine höhere Kapazität zur Erde als eine schmale Leiterbahn, die eine schmale Masseleiterbahn im rechten Winkel kreuzt.
Für eine bestimmte Spur sind Widerstand, Induktivität und Kapazität ziemlich gut festgelegt und ändern sich nicht stark mit der Frequenz des Signals.
Die Impedanz ist jedoch frequenzabhängig.
Dies ist den Definitionen der Impedanz für Induktivitäten und Kondensatoren inhärent:
Die Impedanz einer Leiterbahn ist daher abhängig von der Frequenz des Signals, das sie durchläuft.
Jedes Mal, wenn Sie die Impedanz einer Spur wissen möchten, müssen Sie die Frequenz des Signals kennen.
Übertragungsleitungen (Streifenleitungen, Mikrostreifenleitungen und alle ihre anderen PCB-Verwandten) spielen die Induktivität und die Kapazität gegeneinander aus, um eine Impedanz zu erreichen, die weitgehend unabhängig von der Frequenz des Signals ist. Das ist das Gleiche wie die charakteristische Impedanz eines Koaxialkabels, außer dass Sie es auf eine Impedanz nach Ihren Wünschen und nicht auf die des Kabelherstellers auslegen können.
Wenn Sie sich die (vereinfachten) Gleichungen ansehen, die zum Entwerfen von Streifenleitungen verwendet werden, werden Sie feststellen, dass keine Frequenzen beteiligt sind.
Dieses Papier von Analog Devices über Streifenleitungen enthält viele Beispiele.
Es sind keine Frequenzen beteiligt, sondern nur die Abmessungen und Eigenschaften der verwendeten Materialien.
Die in eine Leiterplatte eingebauten Impedanzen sind frequenzunabhängig, soweit die Materialeigenschaften und die Präzision der Herstellung dies zulassen.
Bei extrem hohen Frequenzen müssen Sie unterschiedliche Materialien und wahrscheinlich unterschiedliche Werkzeuge verwenden. Die Prinzipien bleiben jedoch gleich.
Tony Stewart EE75