Die Faustregeln in der vorherigen Antwort sind für viele Designs gut genug. Aber ich möchte noch einen weiteren Gedanken hinzufügen.

Der Geschwindigkeitsfaktor ist im Grunde die inverse Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstante ( \ $ \ varepsilon_R \ $ span> oder \ $ D_k \ $ span>) des Materials, durch das sich das elektrische Feld um die Übertragungsleitung bewegt.

Für Streifenleitungen bedeutet dies, dass es im Wesentlichen die Dielektrizitätskonstante des Leiterplattenmaterials ist.

Für Mikrostreifen ist dies jedoch ein Durchschnitt der Dielektrizitätskonstante des Plattenmaterials und des umgebenden Materials (normalerweise Luft), gewichtet mit dem Anteil des elektrischen Feldes, das sich in jedem Medium bewegt.

Das heißt, wenn Ihr Design sowohl über einen Mikrostreifen als auch über eine Streifenleitung verfügt, werden die Signale im Mikrostreifen mindestens geringfügig schneller übertragen als die Signale in der Streifenleitung.

Wie in den Kommentaren erwähnt, ist es erwähnenswert, dass die Dielektrizitätskonstante von PWB-Material im Betrieb aufgrund von Faktoren wie Betriebsfrequenz, Temperaturänderung und Feuchtigkeitsaufnahme variieren kann. Es kann auch Abweichungen zur Herstellungszeit aufgrund von Faktoren wie dem Zurückätzen der Spuren und der Ausrichtung der Spuren relativ zu den Glasfasern im Dielektrikum geben

Wenn ich eine Spur mit einer Breitenänderung habe, gibt es eine charakteristische Impedanzänderung, die eine teilweise Reflexion der ankommenden Welle verursachen würde. Da es jedoch nirgendwo eine Energieabsorption gibt, kann die einzige Ursache für eine Teilreflexion eine Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle sein, oder?

Nein, das folgt nicht.

Wenn die charakteristische Impedanz eine Diskontinuität aufweist, benötigen Sie ein anderes Verhältnis von Strom zu Spannung in der Leitung für das eingehende Signal und das sich vorwärts ausbreitende Signal.Das heißt, um KCL und KVL zu erfüllen (oder, wenn Sie eine mathematischere Erklärung wünschen, um die Randbedingungen zu erfüllen), muss an der Stelle, an der sich die beiden Geometrien treffen, eine umgekehrte Wanderwelle erzeugt werden.Dann kann das Strom-Spannungs-Verhältnis auf der eingehenden Leitung an der Verbindungsstelle so eingestellt werden, dass es mit dem auf der ausgehenden Leitung übereinstimmt, und alles ist in Ordnung mit dem Universum.

Der Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit auf den beiden Linien, falls vorhanden, ist hier nicht wichtig.

Wenn Sie die Leiterplattenspur als verlustfreie Übertragungsleitung betrachten, ist die charakteristische Impedanz \ $ Z_0 = \ sqrt {\ frac {L} {C}} \ $ span>Der Geschwindigkeitsfaktor ist jedoch umgekehrt proportional zu \ $ \ sqrt {L \ cdot C} \ $ span> (wobei L & C pro Längeneinheit sind).

Es sollte also möglich sein, dass sich die Geschwindigkeit ändert, ohne dass sich die charakteristische Impedanz ändert, aber es wären zwei Dinge erforderlich, um sich gleichzeitig zu ändern.

Wenn Sie nur die Kapazität (oder Permittivität) ändern, ändert sich \ $ Z_0 \ $ span> proportional zum Geschwindigkeitsfaktor.Mehr in diesem Papier von 1965.

Elektromagnetische Wellen bewegen sich in einem dielektrischen Medium. Theoretisch hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der relativen Permittivität und der relativen Permeabilität des dielektrischen Mediums ab, in dem sich die Welle bewegt. Bei allen praktischen Materialien beträgt die relative Permeabilität 1, so dass wir dies normalerweise ignorieren und sagen, dass die Geschwindigkeit nur von der abhängt Permittivität des Dielektrikums

Die Formel lautet V = C / sqrt (epsilon)

Wobei V die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist, C die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum ist und Epsilon die relative Permittivität ist. Typische Leiterplatten bestehen aus einem Glasfaser-Epoxid-Verbundwerkstoff namens FR4

Die relative Permittivität von FR4 liegt bei etwa 4, dies kann jedoch mit Frequenz und Temperatur variieren.

Bei Spuren der inneren Schicht beträgt die Geschwindigkeit ungefähr die Hälfte der Geschwindigkeit des freien Raums. Wie bereits erwähnt, ist die Permittivität in der Leiterplatte eine Funktion der Temperatur und der Signalfrequenz. Dies ist etwas, das Sie vom FR4-Lieferanten oder dem Plattenhersteller erhalten müssen, wenn Sie äußerst genau sein möchten.

FR4 ist nicht die einzige Materialauswahl. Es gibt andere, einige sind auf hohe Hitze und einige auf hohe Frequenzen usw. spezialisiert.

Spuren der äußeren Schicht werden typischerweise als Mikrostip-Übertragungsleitungen modelliert.Und innere Spuren werden als Streifenleitungsübertragungsleitungen modelliert.Die Suche mit diesen Begriffen kann bei weiteren Recherchen hilfreich sein.

Betrachten Sie eine 100-Ohm-Kurve.

Parallel dazu eine weitere 100-Ohm-Spur.

Sie haben eine 50-Ohm-Kurve mit genau der gleichen Ausbreitungsgeschwindigkeit wie bei beiden Originalen.

Das Folgende ist ein Auszug aus Dr. Eric Bogatins "Faustregel Nr. 3 Signalgeschwindigkeit auf einer Verbindung", circa 2013.

Die Lichtgeschwindigkeit (jede EM-Strahlung) beträgt 186.000 Meilen pro Sekunde oder 300.000 km / s im Vakuum oder in der Luft.Eine nützlichere Form davon für unsere Diskussion ist 12 Zoll pro ns.

Wenn sich ein elektrisches Feld [das das Signal darstellt] in einem dielektrischen Material wie einem Leiterplattenlaminat bewegt, verlangsamt sich die Lichtgeschwindigkeit mit der Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstante Dk.In FR4 beträgt der Dk beispielsweise 4, sodass die Lichtgeschwindigkeit in den meisten Laminatmaterialien

Beachten Sie, dass die Dielektrizitätskonstante Dk der relativen Permittivität entspricht.