35
6969S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
5. Modelli a parametri concentrati e distribuiti5. Modelli a parametri concentrati e distribuiti
7070S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Modelli a parametri concentrati e distribuiti Modelli a parametri concentrati e distribuiti
•• Costanti concentrateCostanti concentrate–– Le tensioni e le correnti sono solo funzioni del Le tensioni e le correnti sono solo funzioni del
tempo: V(t) e I(t)tempo: V(t) e I(t)–– Per l’analisi di una rete si Per l’analisi di una rete si possonopossono usare le LEGGI DI usare le LEGGI DI
KIRCHHOFFKIRCHHOFF
•• Costanti distribuiteCostanti distribuite–– Le tensioni e le correnti sono funzioni del tempo e Le tensioni e le correnti sono funzioni del tempo e
dello spazio: V(t,x) e I(t,x)dello spazio: V(t,x) e I(t,x)–– Per l’analisi di una rete si Per l’analisi di una rete si devonodevono usare le usare le
EQUAZIONI DI MAXWELLEQUAZIONI DI MAXWELL
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7171S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Tempi di propagazione tipiciTempi di propagazione tipici
•• Costate dielettricaCostate dielettrica•• Permeabilità magneticaPermeabilità magnetica
[ ]F/m1085.8 120
−×=ε[ ]H/m1026.1 6
0−×=µ
11-- 0.90.994 94 -- 1051058 8 -- 1010PCB PCB (in Allumina(in Allumina Traccia est.)Traccia est.)
1.411.4170.770.74.54.5PCB PCB (in FR4(in FR4 Traccia interna)Traccia interna)
1.7 1.7 –– 1.41.456 56 -- 71712.8 2.8 –– 4.54.5PCB PCB (in FR4(in FR4 Traccia esterna)Traccia esterna)
2.232.2344.744.71.81.8Cavo CoassialeCavo Coassiale2.992.9933.433.411AriaAria
VV[m/s]x10[m/s]x1088
TTpp[[psps/cm]/cm]εεrrMEZZOMEZZO
7272S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Lunghezza efficace (1/2) Lunghezza efficace (1/2)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
37
7373S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Lunghezza efficace (2/2) Lunghezza efficace (2/2) Empiricamente si pone l/6 come limite tra i 2 modelli Empiricamente si pone l/6 come limite tra i 2 modelli
(dipende da lunghezza connessione, mezzo, (dipende da lunghezza connessione, mezzo, trisetrise e quindi e quindi contenuto contenuto frequenzialefrequenziale del segnale)del segnale)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
7474S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
6. Richiami di linee di trasmissione6. Richiami di linee di trasmissione
38
7575S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Esempi di linee di trasmissione (1/2)Esempi di linee di trasmissione (1/2)
7676S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Esempi di linee di trasmissione (2/2)Esempi di linee di trasmissione (2/2)
sourcesource: [L: [L.1.1]]
39
7777S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione Linee di trasmissione –– modello generale modello generale
sourcesource: [L: [L.2.2]]
7878S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione senza perdita (1/2) Linee di trasmissione senza perdita (1/2)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
40
7979S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione senza perdita (2/2) Linee di trasmissione senza perdita (2/2)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
8080S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione con perdita (1/2) Linee di trasmissione con perdita (1/2)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
41
8181S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione con perdita (2/2) Linee di trasmissione con perdita (2/2)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
8282S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione a basse perdite (1/2) Linee di trasmissione a basse perdite (1/2)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
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8383S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Linee di trasmissione a basse perdite (2/2) Linee di trasmissione a basse perdite (2/2)
Tratto la linea con stessa teoria e strumenti di quelle senza peTratto la linea con stessa teoria e strumenti di quelle senza perdita ma rdita ma in più tengo conto di un fattore di attenuazione in dB/min più tengo conto di un fattore di attenuazione in dB/m
sourcesource: [W: [W.2.2]]
8484S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Esempio di effetti di linee di trasmissione a Esempio di effetti di linee di trasmissione a basse perdite basse perdite
Per connessioni entro i 10 Per connessioni entro i 10 cm (4 cm (4 inchinch) l) l’’attenuazione attenuazione
max. max. èè sul 20%sul 20%
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8585S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Adattamento in linee di trasmissione (1/3)Adattamento in linee di trasmissione (1/3)Esempio: Linea infinita pilotata da generatore con resistenza inEsempio: Linea infinita pilotata da generatore con resistenza interna Rterna RGG
Linea infinita = linea terminata su carico (RL) di impedenza parLinea infinita = linea terminata su carico (RL) di impedenza pari a i a caratteristica Zcaratteristica Z00 (adattamento (adattamento no riflessioneno riflessione))
Segnale attenuato, ritardato ma non distortoSegnale attenuato, ritardato ma non distorto
sourcesource: [W: [W.2.2]]
8686S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Adattamento in linee di trasmissione (2/3)Adattamento in linee di trasmissione (2/3)Esempio: Linea aperta (o con RL >> ZEsempio: Linea aperta (o con RL >> Z00) pilotata da generatore (V) pilotata da generatore (VG G è è
gradino di ampiezza E) con resistenza interna Rgradino di ampiezza E) con resistenza interna RG G
Segnale Vout distortoSegnale Vout distorto
sourcesource: [W: [W.2.2]]
Segnale non distortoSegnale non distorto
44
8787S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Adattamento in linee di trasmissione (3/3)Adattamento in linee di trasmissione (3/3)
Sistema ha RSistema ha RG G e RL che dipendono da scelta componenti e Ze RL che dipendono da scelta componenti e Z00 che che dipende da progetto della connessione. Una volta fatta connessiodipende da progetto della connessione. Una volta fatta connessione ne si può agire lato generatore o lato ricevitore con delle terminasi può agire lato generatore o lato ricevitore con delle terminazioni per zioni per realizzare adattamentorealizzare adattamento
8888S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Esempi di terminazioni (1/3)Esempi di terminazioni (1/3)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
45
8989S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Esempi di terminazioni (2/3)Esempi di terminazioni (2/3)
Riduzione di fenomeni di Riduzione di fenomeni di ringingringing tramite adattamentotramite adattamento(40 (40 ΩΩ in serie a in serie a RR del driver, di alcuni del driver, di alcuni ΩΩ, e riduco distorsioni come in slide 86 nel caso , e riduco distorsioni come in slide 86 nel caso
RRGG==ZZ00))
9090S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Esempi di terminazioni (3/3)Esempi di terminazioni (3/3)
sourcesource: [W: [W.2.2]]
46
9191S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
7. Collegamenti su PCB: Microstrip e Stripline7. Collegamenti su PCB: Microstrip e Stripline
9292S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Microstrip e Microstrip e StriplineStriplineTracce di materiale conduttore su circuito stampatoTracce di materiale conduttore su circuito stampato
MicrostripMicrostrip
StriplineStripline
47
9393S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Caratteristiche mCaratteristiche microstrip vs. geometria icrostrip vs. geometria (1/2) (1/2)
ZZ00 vs. W e hvs. W e h((εεrr = = 4.54.5 tipico di FR4 PCB)tipico di FR4 PCB)
ZZ00 vs. vs. εεrr
sourcesource: [L: [L.1.1]]
9494S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Caratteristiche mCaratteristiche microstrip vs. geometria icrostrip vs. geometria (2/2) (2/2)
PropagationPropagation delaydelay((psps//inchinch) vs. ) vs. εεrr
sourcesource: [L: [L.1.1]]
48
9595S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Caratteristiche Caratteristiche striplinestripline vs. geometria (1/3)vs. geometria (1/3)
ZZ00 vs. W e bvs. W e b((εεrr = = 4.54.5 tipico di FR4 PCB)tipico di FR4 PCB)
ZZ00 vs. vs. εεrr
sourcesource: [L: [L.1.1]]
9696S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Caratteristiche Caratteristiche striplinestripline vs. geometria (2/3)vs. geometria (2/3)
PropagationPropagation delaydelay((psps//inchinch) vs. ) vs. εεrr
sourcesource: [L: [L.1.1]]
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9797S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Caratteristiche Caratteristiche striplinestripline vs. geometria (3/3)vs. geometria (3/3)
ZZ00 in in striplinestripline non non equidistante da due piani equidistante da due piani
conduttoriconduttori
sourcesource: [L: [L.1.1]]
9898S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche
Microstrip e Microstrip e StriplineStripline da 50 da 50 ΩΩ e 75e 75 ΩΩ