5. modelli a parametri concentrati e...

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6969S. SaponaraS. Saponara-- Costruzioni ElettronicheCostruzioni Elettroniche

5. Modelli a parametri concentrati e distribuiti5. Modelli a parametri concentrati e distribuiti


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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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


Lunghezza efficace (1/2) Lunghezza efficace (1/2)

sourcesource: [W: [W.2.2]]

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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)



6. Richiami di linee di trasmissione6. Richiami di linee di trasmissione

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Esempi di linee di trasmissione (1/2)Esempi di linee di trasmissione (1/2)


Esempi di linee di trasmissione (2/2)Esempi di linee di trasmissione (2/2)

sourcesource: [L: [L.1.1]]

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Linee di trasmissione Linee di trasmissione –– modello generale modello generale



Linee di trasmissione senza perdita (1/2) Linee di trasmissione senza perdita (1/2)


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Linee di trasmissione senza perdita (2/2) Linee di trasmissione senza perdita (2/2)



Linee di trasmissione con perdita (1/2) Linee di trasmissione con perdita (1/2)


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Linee di trasmissione con perdita (2/2) Linee di trasmissione con perdita (2/2)



Linee di trasmissione a basse perdite (1/2) Linee di trasmissione a basse perdite (1/2)


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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



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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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



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


Segnale non distortoSegnale non distorto

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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


Esempi di terminazioni (1/3)Esempi di terminazioni (1/3)


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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))




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7. Collegamenti su PCB: Microstrip e Stripline7. Collegamenti su PCB: Microstrip e Stripline


Microstrip e Microstrip e StriplineStriplineTracce di materiale conduttore su circuito stampatoTracce di materiale conduttore su circuito stampato

MicrostripMicrostrip

StriplineStripline

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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



Caratteristiche mCaratteristiche microstrip vs. geometria icrostrip vs. geometria (2/2) (2/2)

PropagationPropagation delaydelay((psps//inchinch) vs. ) vs. εεrr


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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




PropagationPropagation delaydelay((psps//inchinch) vs. ) vs. εεrr


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ZZ00 in in striplinestripline non non equidistante da due piani equidistante da due piani

conduttoriconduttori



Microstrip e Microstrip e StriplineStripline da 50 da 50 ΩΩ e 75e 75 ΩΩ

5. modelli a parametri concentrati e...

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