特性インピーダンスとは何ですか?
特性インピーダンスは、AC信号（または高周波信号）用です。特性インピーダンスは、長期伝送における概念です。伝送線路での信号の伝送中、信号が到達するポイントでは、伝送線路と基準面の間にギャップが生じます。電界が形成されます。電界の存在により、瞬間的に小さな電流が発生し、この小さな電流は伝送線路のあらゆるポイントに存在します。同時に、信号にも一定の電圧があるため、信号伝送プロセスでは、伝送線路の各ポイントは抵抗に相当します。これが、前述の伝送線路の特性インピーダンスです。
特性インピーダンス（ρ）の連続性は、基本的に分布パラメータL{{0}}とC0の比の安定性に依存します。私たちは皆、オームの法則：U=RIを知っています。ここで、Rはオーム（Ω）単位の抵抗または抵抗負荷です。抵抗は金属材料の抵抗率（導電率とも呼ばれます）に関連していますが、高周波信号の伝送では、高周波信号を伝送する物理媒体（ツイストペア、同軸線、導波管など）の伝送特性も理解する必要があります。これらは低周波信号とは異なります。この伝送特性は、伝送媒体の導電性材料（銅や銀など）、導電率（抵抗率）、幾何学的形状（最も一般的なのは円筒形）、分布インダクタンス（L0）、分布容量（C0）、絶縁材料（誘電率）などに関連していますが、低周波信号伝送では、これらの分布パラメータと絶縁材料の誘電率の影響が考慮されないことがよくあります。
特性インピーダンスをテストする理由は何ですか?
光線が空気から水中に発射されると、光と水の導光特性が異なるため、光線は反射します。同様に、信号が伝送されるときに、伝送線路上の特性インピーダンスが変化すると、反射も発生します。波長は周波数に反比例します。低周波信号の波長は伝送線路の長さよりもはるかに大きいため、通常は反射の問題を考慮する必要はありません。高周波領域では、信号の波長と伝送線路の長さが同じ大きさの場合、反射信号は元の信号とエイリアシングしやすく、信号品質に影響を与えます。インピーダンス整合は高周波信号の反射を効果的に低減および排除できるため、特性インピーダンスをテストし、バランスのとれた安定した値を把握して、反射によって引き起こされるテスト不良現象を改善する必要があります。したがって、インピーダンスの安定性は、差動信号線の特性を制御するために非常に重要です。特性インピーダンスの値は、差動信号のアイダイアグラム、信号帯域幅、信号ジッタ、および信号線路上の干渉電圧に影響を与えるため、インピーダンスは高速デジタル信号の整合性にとって非常に重要です。
USBインピーダンスマッチングの問題; USBの特性インピーダンスが90オームである理由
ここで述べたインピーダンスをテストする必要がある理由によると、適格なインピーダンスを取得する必要がある場合は、インピーダンス整合を実行する必要があります。 USBインターフェイスを使用してデータを送信し、速度が高速範囲にある場合は、PCB上のUSBインターフェイスデータケーブルを接続する必要がありますインピーダンス整合のために、約90オームの差動インピーダンスを具体的に設計できます。これは、データを送信する一対のラインにのみ適用されます。速度要件が高くない場合は、もちろん、インピーダンスを使用しなくても問題ありませんが、高速アプリケーションでは、安定性と速度が影響します。 特性インピーダンスが75オームのCVBS信号ライン、特性インピーダンスが100オームのLVDSデータ信号ライン、特性インピーダンスが90オームのUSB高速データラインなど、多くの高速信号ライン。信号伝送のプロセスでは、パスの各ステップに対応する過渡インピーダンスがあります。 相互接続線に沿って伝送される電気信号が感じる過渡インピーダンスが変化すると、一部は継続し、他の部分はソースに反射されます。各信号線の必要な特性インピーダンスが一貫しておらず、信号源のインピーダンスが一致しないためです。ソースの内部抵抗が伝送線路の内部抵抗よりも小さい場合、リンギング、つまりオーバーシュートが発生し、伝送線路が過負荷になります。過度のオーバーシュートはデバイスを損傷する傾向があります。ソースの内部抵抗が伝送線路のインピーダンスよりも大きい場合、アンダーシュートが発生し、回路ロジックが不確定な状態になり、誤判断や信号損失につながる可能性があります。
インターネットで言及されているマッチング抵抗器はすべてフルスピードと低速です
先ほどインピーダンス整合の問題について触れました。窓を開けたほうがいいと思います。次に、ドアを開けます。USB信号は一般に差動信号です。差動信号は正と負の2つのトレースで、2つのトレース間の位相差が180度であれば、コモンモード干渉を抑制できます（同じ干渉源が2つの信号に同じ干渉波形を形成し、最終的に1つの正と1つの負が相殺されます）。また、信号振幅を大きくすることもできます（1つの正と1つの負、両方の振幅はワイヤ上の振幅の2倍に相当します）。差動信号には、密結合と疎結合の2つの方法もあります。2本のワイヤの間に疎結合を敷設すると、2本間の結合（クロストーク）をさらに回避できます。密結合の場合、2本のワイヤを非常に近づけることができます。密結合か疎結合かに関係なく、差動信号は主にグランドプレーンをリターンパスとして使用します。50オームの同軸インピーダンスについて説明しましょう。 由来は分かりませんが、RF機器、IC、部品などのほとんどは50オームを基準に設計されており、50オームの機器、IC、部品などを合わせるには、50オームのコネクタ、PCBトレース、接続ワイヤなどを使用して接続し、RF信号を最大電力でもう一方に伝送できるようにする必要があります。一方。また、ここでの50オームのPCBトレース、50オームはトレースの特性インピーダンスです。実際、今日定義されている90オームのUSBは、実際にはアプリケーション設計に応じてPCBトレースの幅、間隔、ボードを検証する協会です。パラメータ、実際には、USBは実際には100オームで作れると思いますが、フロントエンドの実験室での最良の検証データは90オームであるため、背面のさまざまなコネクタとケーブルは90オームでしか作れません。 自社製の基板を100オームなどで製作した場合、信号伝送時に反射が発生し、上記のようなインピーダンスマッチングの問題が発生してしまいます。
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