Velocidad de propagación en la integridad de señal
Las señales eléctricas son ondas electromagnéticas y su velocidad de propagación depende de la constante dieléctrica del material que las rodean.
La fórmula de la velocidad de propagación es la siguiente:
La velocidad de la onda para una transmisión sin pérdida en el espacio libre (constante dieléctrica de 1) se sitúa alrededor de 3 x 108 m/s y será distinta de la velocidad de una onda para una línea de transmisión con una contante dieléctrica de 4, que provoca que su velocidad se reduzca a la mitad o 1,5 x 108 m/s.
Esta diferencia de velocidad de una onda que viaja en el espacio libre vs una PCB producirá un retardo denominado retardo de propagación (Td), que depende del medio de la propagación y la distancia que la señal va a recorrer.
Td (retardo de propagación) = distancia recorrida / Vp (velocidad de propagación)
Ahora bien, ¿qué sucede cuando una señal (CLK) se propaga en una capa externa vs otra señal (datos) que viaja en la capa interna donde tenemos un espacio libre en un lado, mientras que en el otro lado contamos con una constante dieléctrica?
En muchos diseños, la señal de alta frecuencia tiene que recorrer una interconexión o cables flexibles en una porción de sus caminos, lo que puede crear retardos y desviaciones en las formas de onda de amplitud y sincronización.
La desviación en la sincronización o cualquier pérdida adicional ocasionada por la reducción en la velocidad de la señal, la diafonía o cualquier energía absorbida por el material dieléctrico provocará una desviación de sincronización y amplitud denominada jitter.
Aquí es cuando los diseñadores tendrán que hacer coincidir el tiempo de vuelo entre un conjunto de señales. Como la señal de DATOS en la capa interna se propagarán más despacio, habrá que reducir la longitud de la señal de DATOS para compartir el tiempo de vuelo de la señal CLK.
