YHTEISTEN IMPEDANSSIEN KAUTTA KYTKEYTYMINEN H. Honkanen Maaviat ja niistä aiheutuva jännitehäviö aikaansaavat johtualla tapahtuvan kytkeytyisen!! Elektoniikassa aata käytetään: Signaalien ja tehosyötön paluutienä Vetailutasona Suojaaana ( Vekkokäyttö ) JOHDANTO: Johtien induktanssi Johtien esistanssi ja ahtautuisiliö Johtien ipedanssi Johtien induktanssi : 4l 3 Johtien induktanssi ( L ) : L, l Ln [ µ H ][ µ µ ] ( ), suoa, pyöeä johdin, 4 Induktanssiin vaikuttaa johtien pituus ( l ) ja johtien halkaisijan ( d ) säde ( ). h L ] ( ), ja h >>, Induktanssiin vaikuttavat johtien pituus ( l ) johtien halkaisijan säde ( ) ja etäisyys aatasosta ( h ) Johtien induktanssi ( L ) aatasoon nähden :, l ln [ µ H ][ µ µ E. kaavoista voidaan johtaa seuaavat likiavokaavat johtiien induktanssille: Pyöeän johtien induktanssi illietiä kohden: L 4 h,ln d nh ( 3 ) Piiilevyjohtien induktanssi illietiä kohden: L π h, ln W nh ( 4 ), jossa W piiilevyjohtien leveys Johtien esistanssi ja ahtautuisiliö: Johtien esistanssi ( R ) iippuu johdinateiaalin ja pinta-alan lisäksi, ahtautuisiliön vuoksi, suutaajuuksilla yös välitila-aineen peeabiliteetista ja johtien uodosta. Ahtautuisiliön vuoksi vita voi kulkea vain johtien pintaosissa, jolloin johtien esistiivinen osuus kasvaa. Pyöeä johdin on kaikkein huonoin atkaisu, koska siinä on pinta-ala ahdollisian pieni suhteessa poikkipinta-alaan ( A ). Piiilevyjohdin on tyypiltään lattajohdin, joten sen pinta-ala on suui suhteessa poikkipinta-alaan. Tunkeutuissyvyys ( δ ), ja sitä kautta tehollinen pinta ala ( A ) voidaan ääittää kaavan 5 -avulla Tunkeutuissyvyys ( δ ): δ ( 5 ), eli se on kääntäen ( potenssiin ½ ) suhteessa peeabiliteettiin ( µ), oinaisjohtavuuteen ( σ ) ja taajuuteen ( f )
Kupain oinaisesistanssi ( ρcu ) : ρcu,75 Ω²/ 7,5 nω Kupain oinaisjohtavuus ( σ CU ) : σ CU 57 MS/ ( σ / ρ ) l l l Johtien esistanssi ( R ) : R ρ * ( 6 ) A σ A σ A Esiekki: pitkä ( l ) 75 µ paksu ( s ) ja leveä ( W ) kupainen piiilevyjohdin FR4 piiilevyllä ( µ ) Tasajänniteesistanssi: Koko johtien pinta-ala ( A ) käytössä: Johtien esistanssi ( R ): Resistanssi MHz taajuudella: Lasketaan tunkeutuissyvyys: A W * s *75µ,75 l R 3Ω 57 *,75 δ, µ MS 7 π ** 4π * * 57 * MHz Vita tunkeutuu johtieen sen oleilta puolin, tehollinen pinta-ala ( A ) : A ( * δ )* W (*, µ )*,4 Johtien esistanssi ( R ) MHZ -taajuudella: Resistanssi GHz taajuudella: Lasketaan tunkeutuissyvyys: l R 4Ω 57 *,4 δ, µ MS 7 π ** 4π * * 57 *GHz Vita tunkeutuu johtieen sen oleilta puolin, tehollinen pinta-ala ( A ) : A ( * δ )* W (*,µ )*,4 Johtien esistanssi ( R ) GHZ -taajuudella: l R 4 Ω 57 *,4 Johtien ipedanssi ( Z ): Z R + ( X L X C ) ( 7 )
Piiilevyjohtien esistanssi Resistanssi/Oh Saja,, Taajuus/Hz E+ E+ Kuva: Esiekkipiiilevyjohtien esistanssi taajuusalueella Hz GHz Johtopäätöksiä: Taajuuden kasvaessa piiilevyjohtien induktanssi kasvattaa piiilevyjohtien ipedanssia Taajuuden kasvaessa yös piiilevyjohtien esistanssi kasvaa ahtautuisiliön vuoksi MAADOITUSTAVAT Ketjuaadoitus ( sajaankytkentä ) Yksipisteaadoitus ( Rinnankytkentä ) Yhtenäinen aataso ( Monipistekytkentä ) Maadoituksen yhtenä tehtävänä on luoda tasapotentiaalinen (pieni-ipedanssinen) efeenssipiste laitteen kaikille piiieleenteille. Piiisuunnittelussa eilaisia aadoitustapoja sovellettaessa on takoin selvitettävä aavitojen todellinen kulkueitti. Paluuvian pääasiallinen kulkueitti ääää johdinsilukan uodostaan pinta-alan. Ketjuaadoitus ( sajaankytkentä ) Kuva: Ketjuaadoitus Ketjuaadoituksen oinaisuuksia: Ketjuaadoituksessa ei osioiden aaviat suautuvat ketjun alkupäässä Ei osioiden aatason taso iippuu yös uiden yksiköiden vian suuuudesta Ei sovellu suutaajuuskäyttöön, eikä yöskään hekkiin tasajännitepiieihin
Yksipisteaadoitus ( Rinnankytkentä ) Kuva: Yksipisteaadoitus Yksipisteaadoituksen oinaisuuksia: Ei aadoitusipedansseilla ei ole keskinäisvaikutusta Maajohtiista tulee pitkiä, jolloin niistä uodostuu häiiöantenneja suutaajuuksilla Ei sovellu suutaajuuskäyttöön, tuvallinen johdinpituus on vain / aallonpituudesta Yhtenäinen aataso ( Monipistekytkentä ) Kuva: Yhtenäinen aataso Monipisteaadoituksen oinaisuuksia: Pienin aadoitusipedanssi Paas häiiöiden suoto Toteutetaan yleensä piiilevyllä olevana kupaoituna aatasona. suutaajuuspuolella usein yös aadoituksena suojattuun laitekehikkoon (. viittiet ) Tehosyötön ipedanssi saadaan pieneksi käyttäällä piiilevyä kondensaattoina, eli kätkeällä siihen yhtenäiset aa- ja tehotasot. Soveltuu, näistä ainoana, suutaajuuskäyttöön Voidaan käyttää yös pientaajuuksilla YLEISTÄ: Ketjuaadoitusta tulee pääsääntöisesti välttää Yksipisteaadoitusta voidaan haluttaessa ( taloudelliset syyt ) käyttää alle MHz taajuuksilla, toisin häiiösuodatusta ei juuikaan saada Yhtenäinen aataso on kaikilta oinaisuuksiltaan esitellyistä paas. Sillä saadaan paas EMI-suodatus, pienin ipedanssi ja piiilevyteknisesti toteuttaalla vielä pienin tehosyötön ipedanssi Eota ei toiintojen aa. Yhtenäistä aatasoa käytettäessäkin on toisinaan aiheellista eottaa ei yksiköiden aatasot toisistaan. Vältä aina kaikenlaisien silukoiden uodostuista!!!!!!!!
Linkki: Sähkövekon aadoitusakenne