Guten Abend, ich bin gerade auf folgende Seite gestoßen: https://experience.molex.com/bytes-bits-frequencies-and-rise-time/ In dem vorletzten Absatz schreibt Herr Endres, dass er eine Impedanz Z0 von 128ohm statt 139ohm gewählt hat, da es sich "nur" um USB Signale und nicht um 50ps-Signale (Signalanstiegszeit) handelt. Wie hängt das zusammen? Meine Erklärung: Die Pins der Setcker sind so dimensioniert, dass bei der höheren Impedanz (139ohm), die Kapazität geringer wird und dadurch die Bandbreite vergrößert werden kann (Z0 = Wurzel(L/C)). Noch eine zweite Frage: Bei einer kritischen Leiterbahnlänge muss die Leiterbahnimpedanz eben an diese Steckerimpedanz angepasst werden, um die Reflektionen gering zu halten. Wird das dann brav einfach so gemacht oder gibt es noch andere Methoden? Vielen Dank. Grüße Thomas
:
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Zo = Wellenwiderstand = Wurzel(L'/C') für f > 100 kHz
gilt für die Wellen-AUSBREITUNG, wird also vom mechanisch-
geometrischen-isolationsmaterialabhängigem Aufbau der Leitung
(oder von den Leiterbahnen auf dem Leiterplattenmaterial) vorgegeben.
Schalter und Verbindungselemente sollten auf ihrer Länge für die
Welle ein ähnliches Verhältnis von Wurzel(L'/C') zeigen.
Und "Länge" ist immer relativ zur Wellenlänge zu betrachten.
Ab etwa 10% der Wellenlänge werden Effekte schnell deutlich.
Je höher die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge: Desto mehr
macht sich der Einfluss eines kurzen Leitungsabschnitts mit der
falschen Impedanz Zo bemerkbar. Wobei 128 Ohm statt 139 Ohm,
also 10% Fehlanpassung in der UHF-Technik ("Sinüsse" ohne Oberwellen)
nicht sehr kritisch sind.
Bei 0,5 GHz Rechteck gegen 25 GHz Rechteck ist die Erklärung
nachvollziehbar.
Ansonsten gilt für sparsame Konstrukteure IMMER:
So genau, wie nötig - nicht so genau, wie möglich.
Thomas schrieb: > Wie hängt das zusammen? Die 139ohm wurden als lokale Steckerimpedanz (diskontinuität) an einer bestimmten Stelle mit einem Signal mit 50 ps risetime gemessen. Je niedriger die tatsächliche RiseTime des Signals umso mehr wird diese Diskontinuität über eine längere Strecke "verschmiert" bzw. ausgemittelt. (tritt also nicht für diese RiseTime in Erscheinung). Gruß Anja
Frage 0 (Zusammenhang) haben Anja und ich erklärt. > Kapazität geringer wird und dadurch die Bandbreite vergrößert wäre dann Frage 1: Nein, bei Leitungen bewirkt ein kleineres C keine Erhöhung der Bandbreite! L, C und R = Zo = Wurzel(L'/C') müssen nur auf der ganzen Strecke im PASSENDEN Verhältnis vorliegen, weil nicht nur Reflexionen unterdrückt werden sollen, sondern - besonders bei Rechteck - die Grundfrequenz und die Oberwellen möglichst GLEICH beeinflusst werden sollen. Zusätlich Frage 2: > Leiterbahnimpedanz eben an diese Steckerimpedanz angepasst werden, > um die Reflektionen gering zu halten. Wird das dann brav einfach > so gemacht oder gibt es noch andere Methoden? Das wird in der HF-Technik mit lambda/4 Anpassleitungen gemacht. Aber fast nur, wenn es vom Kabel (Leitung!) zur Antenne geht. In der Impulstechnik ist das eher nicht die Regel.
Danke für eure Antworten. Nach mehrmaligen Lesen ist mir endlich aufgefallen, dass ich das wohl völlig falsch verstanden habe. Ich hatte das so verstanden dass sich der Leitungswellenwiderstand in Abhängigkeit der Signalanstiegszeit ändert, was quatsch ist. Dieser ist ja intrinsisch und ändert sich in dem betrachteten Frequenzbereich nicht mehr. Auch hat Herr Endres in seinem Artikel die Wellenimpedanz für den Stecker nicht "gewählt", sondern er betrachtet die TDR Messung nur bis zu einer gewissen Signalanstiegszeit. Weil sich das für ihn relevante Frequenzspektrum der USB-Signale nur bis 1,2 GHz (fünfte Oberwelle) erstreckt, ist für ihn eine Betrachtung bis 7 GHz (0,35/50ps) nicht notwendig. Beispiel: Bei einer Signalanstiegszeit von 50 ps bzw. 7 GHz Sinus beträgt die Wellenlänge ca. 20 mm (FR4). D.h. ab einer impedanzmäßig fehlangepassten Strecke von 2 mm (10% von 20mm) werden Anomalien (Diskontinuität) in Form von Signalreflexionen so langsam deutlich. Bei 1,2 GHz dürfte die Strecke theoretisch 12,5 mm betragen. Würde man also einen 1,2 GHz Sinus in eine PCB Leitung (irgendeine Impedanz) mit einer Gesamtlänge von weniger als 12,5 mm zwischen Sender und Empfänger speisen, wäre eine Impedanzanpassung nicht notwendig. Hätte man hingegen ein 7 GHz Sinus und eine Gesamtlänge von wesentlich mehr als 2 mm und einen Stecker dazwischen, dann müsste man die Leiterbahnimpedanz an den Stecker anpassen. Sagen wir, eine Impedanzmessung mittels TDR ergäbe einen Peak von 140ohm bei 50ps risetime, dann müsste man die Leiterbahnimpedanz nach 140ohm auslegen. Alles rein theoretisch und spezielle Effekte außen vor. Hab' ich euch und Herr Endres vorletzten Absatz jetzt einigermaßen richtig verstanden?
Thomas schrieb: > TDR ergäbe einen Peak von 140ohm bei 50ps > risetime, dann müsste man die Leiterbahnimpedanz nach 140ohm auslegen. Grundsätzlich sollte Quellimpedanz = Wellenwiderstand der Leitung = Abschlusswiderstand sein. Wenn ein Stecker mit 139 Ohm vorgegeben ist muss man eben den Rest danach richten, allerdings sind Kabel mit 140 Ohm schwer zu bekommen, egal ob Twistet Pair oder Koax. Z.B. ein 90 Ohm Koaxkabel an einem 140 Ohm-Stecker bildet eine unerwünschte Stossstelle, die zu Reflexionen führt. Georg
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