差動Ｚ 他
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最近でもないけれど差動パターンが増えてきました
その際必ず差動インピーダンスという言葉が
出てきます
対ペアパターンに対して 何Ωっていうものですね
いろんなＨＰやいろいろで計算させて
まあ大体１００Ω近辺が多いのですが
それに沿うようなパターンニングをしています
大体の形として ペア間パターン間隔は狭く
他のペアとの間隔はそれ以上に広く というのが
常識とされているようです
ところで長く 差動インピーダンスとはなんぞや？と
言うのが 理解できていなかった訳です
仕事を頼むほうからすれば おいおい！ となる話ですが
実際そうなのです
世間の流れ（基板のパターン）を参考にしてきている
というのが本音ですね
自分自身 学歴を持っている訳でなく
試行錯誤で来ている口なので
このような時は基礎学力の無さを痛感します
でも 自分の理解できる範囲でなんとか説明できないものかと
思うわけです
話は違うけど 自動車のパワーステアリングというもの
自分の車にもついていますが未だに原理がわかりません
油圧で動かすのはわかります
ハンドルを人力で回した分だけタイヤを動かすのですが
現在のタイヤの向きとハンドルの向きとの差を
感知してその差分油圧で動かすのでしょうが
どのような仕組みなのか？
知り合いの整備士に聞いてみたら 本を渡されただけで
その構造図面を見ても ？でした
トランジスタはどうして増幅するのかも
昔はわからなかったのです
これは蒲田の工学院へ２年間通って解りました
増幅してないのですね
水道管のバルブをひねっているだけなんです
馬鹿やろう！ 増幅なんて言葉を使うな！ が
２年後の感想です
自分としては増幅ではなく 制御にして欲しかった
差動パターンについて いろんな文献を見ていて
その中に ペアパターン間にＧＮＤパターンを
入れると良いという一文がありました
当然 別ペア間に入れるのだろう
そうすれば分離が完璧になるだろうし と
思っていたら 違っていました
同じペアの間に入れるとあるのです
？？？ どうして？
あるセミナーに参加していた人から
差動パターンは直下のＧＮＤプレーンは
あっても無くても波形は変わらないようだと
報告をいただきました
もしかして これって三相交流と同じか？
巷の空に張ってある高圧送電線は三相交流で
確か Ｕ Ｖ Ｘ相と分けていたように思います
本当なら帰路としてもう１本線を張って
４線引いてなければいけないのですが
Ｕ、Ｖ、Ｘで打ち消しあい ４線目は要らない
あっても良いけど 電流は流れない という
原理だったと思います
高圧とか電気工事士も持っているけど
２０年以上前の事なので すっかり忘れてしまいましたね
で！ 差動パターンも帰路としてのＧＮＤプレーンは
ペア同士の波形が完全に反転していれば
要らないのだ と考えたのです
でも実際問題両波形のずれは０にはならないので
ずれの分 ０相電流として ＧＮＤプレーンに
流れるのではないかと思うのです
差動パターンは寄り添うように引き回すものだと
思っていたし 大体の文献には そのように記述されています
でも実際の基板でＵＳＢとか１３９４を見ると
ペア間で２．５ｍｍぐらい離して引いているものも
あります
もちろん他のパターンとは それ以上離しています
これはどのように解釈したらよいのだろう
差動、差動 とは言っても １本のパターンを
見れば 対ＧＮＤとのＳＥパターンです
それ単独では正しい信号伝播にはならないので
反転波形のパターンも必要です
状況が許されるのなら
１本のパターンの対ＧＮＤインピーダンスを
ドライバーの出力インピーダンスに合わせる
（５０Ωとは言ってないよ）
ペアのパターンも誰からも影響を受けない場所を
同じインピーダンスで通す
ペアパターンは同じ環境にする
（ＶＩＡ、層、同じようにノイズを受ける）
で
＋パターン対ＧＮＤ インピーダンスが Ｚｃ
ーパターン対ＧＮＤ も同じＺｃ
＋対ーインピーダンスはＧＮＤを経由して ２Ｚｃ
という解釈でどうかな と思うのです
実際には ＋とーは近接するので２Ｚｃより小さい値になります
でもまあ 動作すれば良しとしましょう
ペア間にＧＮＤパターンを入れるという１文
ペアの波形のずれで生じる帰路電流は
ここを流しましょう と考えれば 自分の中では
納得です
ペアといえども余りに近接してクロストークの
影響を受けるのも良くない
波形のずれのところではお互いに悪影響を与えるでしょうね
ずれが無ければ問題ないでしょうが
差動とは言え 離して配置できれば それが１番なのでは
１本のパターンが伝送線路として理想的ならば
それらを組み合わせて差動とすることには問題はないはず
むやみやたらにくっつけるべきではない と思う次第です
でも離して 条件が変わるもよくない
なぜなら基板では理想伝送路は出来ないからかな？
何かしらの悪条件を全てのパターンが背負っているので
同じ悪条件にしましょう という事ですか
尚 この件に関して 学術的な反論をしないでください
答えが出来ませんのでね
こんな考え方をする人もいるんだ 程度に見てください
でもちゃんと基板になって動作しているので
それほど 外れた考えでもないと思います
でも 数ヶ月後には すっかり忘れて 別理論を
振りかざしているかもしれない
誘電率
さてさてインピーダンスの計算するさい
項目として誘電率が出てきます
今までは ＦＲ−４で盲目的に４．７としてきましたが
本当にこれで良いのかと考えています
つまり実際の基板と計算値とずれることがあるからです
シュミレーションだから ずれてあたりまえ
ハイ そうですか では それで終わり
然るに計算式で自分がいじれる要素は
誘電率だけなのですね
板厚などは製造誤差はあっても ちょっと知りえないし
そこらへんは基板屋を信じるのみです
そこで昨年の話ですが
計算値と実測値のずれを誘電率を変える事で
修正できるかやってみました
偉そうな事を書いていますが
誘電率をちょこまか変えて計算ボタンを押しただけですが
その誘電率を実効誘電率としましょう
３．０となりました
ちょっと信じられなかったですね
４．７が３．０になるのか！ってね
まあ 最近ですが ガラスの誘電率６．０
エポキシ樹脂が３．０
レジストが３．０という話を聞きました
実際の基板はこれらを組み合わせているのですが
電界は誘電率の低いほうに偏って流れるとの
話を聞き 何となく理解できるようになりました
現在自分としては プリプレグを３．２
コア材を４．２としてインピーダンスの計算を
しています
昨日ＵＰしたページで出てくる基板も
そのように設定しています
この設定が正しいかどうかは近い将来クーポン基板が
入手出来そうなので確認できると思います
負荷インピーダンス
最近の仕事で信号線長２７ｃｍ
接続ＰＡＤ９箇所というものがありました
この場合Ｌ＝９２．９ｎＨ Ｃ＝３１．４ｐＦ
という事でインピーダンスは５４Ωぐらいです
これは無負荷の話（生基板）なので
実際のインピーダンスはわかりません
１個の負荷を３ｐＦとして
ＶＩＡも３ｐとします
単位長を１０ｃｍとすると
Ｌ＝３４．１ｎＨ
Ｃ０＝１１．６ｐＦ
そこには３個の負荷と３このＶＩＡがあると想定できます
負荷は合わせて１１．６ｐ＋１０ｐ＋１０ｐ＝３１．６ｐ
ですか
これで計算するとインピーダンスは３３Ωですね
これで綺麗な波形も出て 動作しているそうです
３３Ωには特に驚きません ラムバスもこのあたりの数値ですし
５０にこだわるのはナンセンスだと思っていますのでね
ただ この数値が正しいのか どうかは検証しなければ
いけないかもしれません
パターン長０．５ｍｍ
綺麗な ストレスの無いパターンをという事で
それのチェックのひとつとして
長さ０．５ｍｍ以下のパターンにマークを付けるソフトを
組んでみました
実際に１５０Ｘ１８０ぐらいの基板で
試したところ なんと１８０箇所もマークが
ついてしまいました
異グリッドのコネクタからの引き出しとか
ＶＩＡの切り替え部分とかですね
誰か試してみたい人がいれば送りますよ
但しＤＲＥＡＭ専用です
他にも１３５度以内での曲げパターンを
検出するソフトも書きましたが
仕事が増えるだけです
しかし良い仕事のためには必要かもしれません
負荷インピーダンスを書いている頃から
ちょっと時間が無くなってきましたので
これでＵＰします ではでは
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