Re: návrh tišťáků

[Daniel Valuch]

Dnes som mal moznost spominane kontroverzne tvrdenia "roh je antena", 
"su tam odrazy tak to vyzaruje" prekonzultovat s profesorom na fakulte, 
ktory do hlbky rozumie teorii elektromagnetickeho pola a antenam. 
Strucny zaver je podobny ako uz bolo spomenute, uplne presna citacia je 
"je to totalna <>vina" :-)

Ale fakty...

Okolo kazdeho objektu, ktory ma iny potencial ako okolie, alebo nim 
tecie prud vznika elektromagneticke pole. Podla dominantnej zlozky 
(elektrickej, ak je zdroj charakteru napatie, alebo magnetickej, ak je 
zdroj charakteru prudovodic), jeho intenzita v blizkosti zdroja klesa s 
druhou a tretou mocninou vzdialenosti, a vykonova hustota s piatou 
mocninou vzdialenosti.

Uvazujme objekty typu plosny spoj s beznymi rozmermi a frekvencie v 
oblasti nizkych frekvencii. Vsetko je elektricky male. Cesticka na 
plosnom spoji s pravym uhlom ma 3 centimetre a signal je pomala I2C 
zbernica, alebo kratkovlnne radio.

Uvazujeme, ze sa pohybujeme v oblasti, kde je medium (vzduch) linearny. 
Takze vsetko sa skaluje linearne s intenzitou zdroja. Ak mam na 
vodici/vedeni postupnu vlnu s maximalnym napatim U, tak to vygeneruje 
pole zodpovedajuce U. Ak bude koniec otvoreny a dojde k uplnemu odrazu, 
na konci bude napatie 2xU a pole bude mat intenzitu zodpovedajucu 2xU. V 
pripade odrazu (na rohu, na diskontinuite atd.) viac ako dvojnasobok 
nedostaneme.

Je to ale stale pole v okoli objektu. Sme v takzvanej velmi blizkej 
zone, rozmery prenosoveho vedenia na plosnom spoji, alebo draty, su 
velmi male v porovani s dlzkou vlny. Pole okolo vodica bude takmer 
konstantne, ak sa bude menit v case tak to bude stale brblat lokalne 
okolo toho vodica, a neumozni vznik a odtrhnutie elektromagnetickej 
vlny, ktora sa bude sirit (= bude to vyzarovat). Pole zakape skor ako 
moze vzniknut vlna.

Ucinnost tohoto procesu sa ale radikalne meni s pomerom velkosti objektu 
a dlzkou vlny. Ak zacnu mat porovnatelne rozmery, t.j. na vodici bude 
nezanedbatelna cast polvlny, idealne cela polvlna (t.j. dva uzly a 
kmitna, a pod.), tak sa bude pole okolo velmi ucinne formovat a vznikne 
elektromagneticka vlna, ktora sa zacne sirit. Vtedy to bude skutocne 
"vyzarovat". Ucinnost tohoto procesu je znova linearna, t.j. ak sa 
prud/napatie zosilni rezonanciou, vyziarena amplituda bude vyssia, ako 
ked bude len odpojeny koniec.

Pre objekty typu plosny spoj sa bavime o vyssich GHz frekvenciach.

Takze vyrok typu "je antena" plati pre lubovolnu strukturu, ktorej 
fyzicka velkost je porovnatelna s dlzkou vlny, bez ohladu na to kolko 
rohov tam je, kolko diskontinuit ma, aky ma tvar, signal sa siri. 
Umoznuje vytvorenie plnej elektromagnetickej vlny, ktora sa bude sirit 
prostredim.

Vsetky ostatne objekty su len "ziarice". V ich okoli je 
elektromagneticke pole, ktoreho intenzita velmi rychlo klesa so 
vzdialenostou, ale toto nedokaze vytvorit a nasledne sirit 
elektromagneticku vlnu.

b.

p.s. existuje este jeden specialny pripad, podla zainteresovanych 
svedkov je v pivnici pod kazdym blokom nainstalovany tzv. "ziaric 
kokotizmu". Tu sa zatial nepodarilo presne dokazat ci ide o 1/r^2, 1/r^3 
pravidlo a za akych podmienok sa vlna moze sirit von z budovy :-)



On 15/10/2023 16:04, Daniel Valuch wrote:
> Roh ani impedancna diskontinuita nema s EMC nic spolocne. Ani s 
> antenou. Neviem kto zacal tieto veci kazat na verejnosti, ale frazu 
> "je to antena" lebo to pouziva uz asi kazdy druhy technik a celkom ma 
> to irituje :-)
>
> Kazdy vodic je prenosove vedenie, charakterizovane distribuovanymi 
> vlastnostami R, L, C, G, tie definuju vlastnosti vedenia ako napriklad 
> charakteristicku impedanciu, alebo koeficient sirenia. Kazda zmena 
> geometrie vedenia predstavuje aj zmenu tychto vlastnosti.
>
> Ako velmi na tom zalezi je zavisle velkosti onej diskontinuity a od 
> frekvencie. Nech ten roh prida povedzme 0.2 pF na dlzke napriklad 1 
> mm. Ak bude mat na zaklade toho vedenie napriklad o 20% odlisnu 
> impedanciu s dlzkou 1 mm (napriklad ten roh) na nizkych frekvenciach 
> je to uplne jedno. Diskontinuita tam stale je, odrazy tam stale budu. 
> Ale celkovy prispevok ku sireniu na vedeni bude zanedbatelny, 
> diskontinuita je dlha povedzme 1 mikrostupen.
>
> Uplne inak to bude vyzerat v oblasti stoviek MHz, kde rovnakych 0.2 pF 
> a 1 mm bude dlhych uz povedzme niekolko stupnov. Alebo v GHz oblasti, 
> kde to moze byt uz nezanedbatelna cast vlnovej dlzky.
>
> Interferencny obrazec, z pohladu S11 bude diametralne odlisny. Kym na 
> 10 kHz to bude nemeratelne, na 5 GHz budem mat kazdych par MHz 
> rezonanciu s minimom prenosu.
>
> Vyzarovat to bude presne rovnako ako standardne prenosove vedenie 
> rovnakeho typu. O nic viac, o nic menej.
>
> b.
>
>
>
> On 15/10/2023 10:16, hw na prelude.cz wrote:
>> Ano, mne také učili, že co roh, to anténa s že impedanční skoky 
>> nejsou při měření EMC právě žádoucí. Ze stejného důvodu znovu 
>> přicházejí do módy obloučky, tam se impedanční skoky vyskytují jen 
>> zřídka a zpravidla při nějaké hrubce v návrhu.
>>
>> Pavel Kutina
>>
>> -----Original Message-----
>> From: Ladislav Vaiz <spam na nagano.cz>
>> To: hw-list na list.hw.cz
>> Sent: ne, 15 říj 2023 9:55
>> Subject: Re: návrh tišťáků
>>
>> V "USB 2.0 Board Design and Layout Guidelines" (TI) se píše:
>>
>> When it becomes necessary to turn 90°, use two 45° turns or an arc
>> instead of making a single 90°
>> turn. This reduces reflections on the signal traces by minimizing
>> impedance discontinuities.
>>
>> L.
>>
>> On 15.10.2023 0:54, David Obdrzalek wrote:
>>> I když si taky sám navrhuju, tak v tomhle směru nejsem formálně 
>>> odborně vzdělaný.
>>> Nicméně už dost dávno mi někdo říkal, že 90 stupňů se nedělalo kvůli 
>>> výrobě, protože
>>> v tom vinglu se držela kyselina ("acid traps"), ale že kdo tím dnes 
>>> (tj. už dávno)
>>> argumentuje, tak o výrobě nic neví a jiné důvody v běžných případech 
>>> nejsou. Jedině
>>> že kdybych navrhoval něco pro velmi speciální záležitosti, jako jsou 
>>> hodně vysoké
>>> frekvence nebo vysoké napětí, ale že jinak parazitní kapacity a 
>>> odrazy v rohu řešit
>>> fakt nemusím a mám si to namalovat, jak se mi to bude líbít.