Hallo Leute, bei der Nahansicht von PC-Motherboards sind mir schon mehrmals in der Nähe des Prozessors Leiterbahnen aufgefallen, die ein kleines Stück weit mäanderförmig verlegt sind. Diese Strukturen sind wohl als Induktivität bzw. Laufzeitverlängerung gedacht. Aber ein Design, bei dem die korrekte Funktion von auf wenigen mm andeutungsweise mäanderförmig verlegten Leiterbahnen abhängt, ist doch wohl kein zuverlässiges Design, oder? Ich denke schon, dass das von den Entwicklern sauber konstruiert ist, aber Digitalschaltungen mit solchen Spezialitäten erzeugen bei mir irgend wie ein ungutes Gefühl.
Es geht darum, alle Leiterbahnen gleich lang zu haben.
Tja... im HF-Bereich wirds halt eng mit Laufzeiten...
Rechne doch einfach mal aus, wie weit ein Elektron in einem halben Taktzyklus kommt. Und schau nach, was passiert, wenn eine Daten-Leitung 1mm länger ist, als die anderen auf dem gleichen Datenbus. Vielleicht wirst Du dann dein ungutes Gefühl los.
Christian H. schrieb:
> Es geht darum, alle Leiterbahnen gleich lang zu haben.
Und ein ungutes Gefühl sollte man dann haben, wenn das NICHT
berücksichtigt wird. Wie man sieht, können Gefühle in die Irre führen.
Gruss Reinhard
Hallo Leute, danke für die Antworten. Ich dachte mir schon, dass damit ein Laufzeitausgleich erreicht wird. Dennoch ist es schon irgend wie ein seltsames Gefühl, wenn derartige Feinheiten für den zuverlässigen Betrieb eines Motherboards notwendig sind. Schließlich laufen solche Leiterbahnen ja teilweise doch zig Zentimeter. Na ja, wie dem auch sei, ich möchte so ein Board nicht unbedingt layouten ;-)
30cm entspricht 1ns Laufzeit. 1ns sind 1GHz bei SATA oder PCIe sind wir schon bei bis zu 3GHz (wenn ich das richtig im Kopf habe) dann sinds nur noch 10cm wo ein Bit unterwegs ist. Sprich bei einer Leitung von 20cm kommt hinten das erste Bit erst an wenn vorne das 3. reingeht. (weiß jetz aber nicht ob die nicht irgenwelche Modulationen (außer on/off keying verwenden) ) dann würde das so nicht mehr ganz stimmen... lg
>30cm entspricht 1ns Laufzeit
Aber nur im Vakuum.
Auf einer Leiterplatte sind es nur noch ca. 15..20cm/ns
Das ganze wird also noch "kritischer"
die Lichtgeschwindigkeit in Kupfer ist nur ca. 200.000km/s. Das macht die Bits nochmals etwas kleiner. Außerdem werden die Bits nicht erst bei 180° Phasenverschiebung falsch ausgegeben, sondern schon deutlich eher, unter Anderem, da die Anstiegs- und Abfallzeit einen guten Teil der Taktperiode beansprucht.
>>Diese Strukturen sind wohl als Induktivität >>bzw. Laufzeitverlängerung gedacht Laufzeitanpassung ja, aber keine Induktivität!
Hi Leute, mein Senf dazu: Ein Signal auf dem üblichen FR4 Material legt in einer Nanosekunde ca. 14 cm zurück. (Also bei 100ps ca. 1.4 cm.) Daher scheren wir uns bei Eintaktleitungen nicht um Längenunterschiede von 1 cm, weil dann der Laufzeitunterschied lediglich ca. 70ps beträgt. Bei Gegentaktleitungen hingegen sind wir sehr pennibel, da hier Laufzeitunterschiede das gegenseitige Aufheben der Feldkomponenten zunichte machen. ==> Es entsteht ein relativ großes Störsignal. Gruß Gerald
Kevin K. schrieb:
> die Lichtgeschwindigkeit in Kupfer ist nur ca. 200.000km/s.
Nene, Du meinst das sicher nicht so. :-)
Nennen wir es Elektronenanschubsausbreitungsgeschwindigkeit. (auch wenn
ich den Wert jetzt nicht weiß).
Genau diesen Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der "Erregungsausbreitung" und der tatsächlichen Geschwindigkeit der Elektronen im Leiter hab ich irgendwie nie so richtig verstanden. :-/
Na ja, die Elektronen laufen gar nicht den ganzen Weg. Die stoßen sich nur gegenseitig an... wie beim Staffellauf. :)
Sein Abflussrohr ist verstopft. Aber Du hast ja eine Spirale. Durch Stauchung der flexiblen Welle kommt die Vorwärtsbewegung an der Spitze verzögert an. Da Du das Teil aber langsam schiebst, klebt die Sch..... nicht sofort an Deinen Händen - Glück gehabt. :-)
Sebastian schrieb: > Na ja, die Elektronen laufen gar nicht den ganzen Weg. Die stoßen sich > nur gegenseitig an... wie beim Staffellauf. :) Ein besseres Analogon ist eine Schallwelle: Der Schall pflanzt sich mit 333 m/s fort, die Luftmoleküle, die ihn übertragen, aber nur einen winzigen Bruchteil davon - evtl. sogar in entgegengesetzte Richtung.
MagIO schrieb: > Rechne doch einfach mal aus, wie weit ein Elektron in einem halben > Taktzyklus kommt. Dazu müsste man wissen, wieviel Strom fließt und welchen Leiterquerschnitt man hat. Mark Brandis schrieb: > Genau diesen Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der > "Erregungsausbreitung" und der tatsächlichen Geschwindigkeit der > Elektronen im Leiter hab ich irgendwie nie so richtig verstanden. :-/ Stell Dir vor, Du hast ein Rohr (=Kabel, Leiterbahn, etc.) gefüllt mit Kugeln (Elektronen). Wenn Du auf der einen Seite eine Kugel hineinhämmerst, fällt auf der anderen Seite eine heraus. Da die Kugeln eine gewisse Elastizität zueinander haben, bewegt sich eine Druckwelle durch dieses Rohr und es dauert ein wenig, bis die Kugel auf der anderen Seite herausplumpst. Dies passiert mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, jedoch nicht in elektrischen Leitern. Hier gibt es den sog. Verkürzungsfaktor, der häufig in der Nähe von 0.6 liegt (200.000km/s passt also) Je mehr Kugeln Du nun pro Sekunde in das Rohr schiebst, desto höher ist der Strom. Je dünner das Rohr (=kleinerer Querschnitt), desto höher die Stromdichte (=Geschwindigkeit der Kugeln). Je höher die Stromdichte, desto mehr Reibung, Wärme entsteht. Abhängig von Strom und Leiterquerschnitt, kann man also eine Aussage darüber treffen, wann ein Elektron einmal komplett durch den Leiter bzw. eine bestimmte Strecke geflossen ist. Gruß Jobst
Mark Brandis schrieb: > Genau diesen Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der > "Erregungsausbreitung" und der tatsächlichen Geschwindigkeit der > Elektronen im Leiter hab ich irgendwie nie so richtig verstanden. :-/ So illustrativ das exklusive Bild der sich bewegenden Elektronen in einem Leiter auch sein mag - es stösst sehr schnell an seine (physikalischen) Grenzen. Sehr Laienhaft ausgedrückt könnte man in Etwa sagen: Für die Energieübertragung in elektrischen Leitern ist nicht die Bewegung der Elektronen verantwortlich, sondern ein elektromagnetisches (EM-)Feld in dem die Leiter einschliessenden Raum. Zur Untermauerung dieser Aussage könnte man nun anführen, dass sich EM-Wellen auch im Vakuum ausbreiten können (und Energie transportieren) und dort sogar ganz ohne das Vorhandensein elektrisch geladener Teilchen. Die Energieübertragung in einem elektrischen Leiter erfolgt also in dieser Vorstellung von der Existenz und Wirkungsweise von EM-Feldern durch das den Leiter umgebende EM-Feld selbst. Wenn man denn so möchte ist die Bewegung der Elektronen im Leiter dann "nur" noch irgendein uninteressanter sekundärer Effekt. Je nach Medium, in dem sich der elektrische Leiter befindet, ergibt sich eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des EM-Feldes. Das ist die von Dir angesprochene "Erregungsausbreitung". Den Schulterschluss mit der physikalischen Wirklichkeit erreicht man nun z.B. damit, dass man die o.g. laienhafte Aussage dadurch relativiert, dass EM-Felder und die Mechanik geladener Teilchen stets in Wechselwirkung zueinander stehen - die geringe (Drift-)Geschwindigkeit der Elektronen in elektrischen Leitern ist dann einfach ein Produkt physikalisch motivierter mathematischer Gleichungen. Rückt man die Theorie elektromagnetischer Felder an die oberste Stelle, kann man zwar über die geringe Driftgeschwindigkeit von Elektronen in stromdurchflossenen Metallen kurz erstaunen, mehr aber auch schon nicht. Für physikalisch ein wenig bewanderte Menschen habe ich in den ersten drei Abschnitten von http://www.fakultaet1.fh-hannover.de/fileadmin/media/doc/f1/tel/abschnitt_7.pdf eine schöne, kurze und prägnante Aufräumung mit dem "Bild vom wandernden Elektron als alleiniger Übertrager elektrischer Energie" gefunden - Gugel sei dank. Stephan
In Anlehnung an dieses Thema beschäftigt mich schon lange folgende Frage: Ein sagen wir mal 3GHz getakteter Bus hat Leiterbahnen mit 40cm zum "Empfänger". Nun kommt das Signal vom zweiten Takt, bevor das erste sein Ziel erreicht hat. Kommt dann das erste Signal noch an? Also meine Frage, ob ein High-Signal ankommt, wenn die Spannung schon abgeschaltet wird, während das Signal erst die Hälfte der Strecke geschafft hat. Oder bricht das EM-Feld einfach zusammen und das Signal geht auf halber Strecke verloren? (es geht doch nie was verloren, oder) Gruss Alex
@ Gizzel (Gast) >Nun kommt das Signal vom zweiten Takt, bevor das erste sein Ziel >erreicht hat. >Kommt dann das erste Signal noch an? Ja, denn die Laufzeit muss das zweite Signal ja auch erstmal durchlaufen. Ist wie auf einem Förderband, das was man drauf legt kommt nach einiger Zeit an, auch wenn man danach nix mehr drauflegt ;-) >EM-Feld einfach zusammen und das Signal geht auf halber Strecke >verloren? Nein, die Welle läuft auf der Leitung weiter. > (es geht doch nie was verloren, oder) Frag mal DHL! MFG Falk
Gizzel schrieb: > In Anlehnung an dieses Thema beschäftigt mich schon lange folgende > Frage: > > Ein sagen wir mal 3GHz getakteter Bus hat Leiterbahnen mit 40cm zum > "Empfänger". > Nun kommt das Signal vom zweiten Takt, bevor das erste sein Ziel > erreicht hat. > Kommt dann das erste Signal noch an? Also meine Frage, ob ein > High-Signal ankommt, wenn die Spannung schon abgeschaltet wird, während > das Signal erst die Hälfte der Strecke geschafft hat. Oder bricht das > EM-Feld einfach zusammen und das Signal geht auf halber Strecke > verloren? (es geht doch nie was verloren, oder) > > Gruss Alex Auch der zweite Taktimpuls wird sich nicht schneller ausbreiten als der erste (In erster - und auch in zweiter - Näherung). Mit anderen Worten: Alles, was Du vorne am Leiter anlegst, erscheint am anderen Ende entsprechend verzögert wieder. Beim Rundfunk funktioniert's ja auch; die Signale werden konstant übertragen. Eine andere Geschichte sind z. B. Reflexionen, wie sie z. B. an Hügeln (beim Rundfunk) oder an offenen (fehlangepassten) Leitungsenden auftreten. Die Wellen laufen jetzt gegeneinander und wirken wechsel; stehende Wellen uvm. entstehen.
Ich schrieb: > eiß > jetz aber nicht ob die nicht irgenwelche Modulationen (außer on/off > keying verwenden) ) dann würde das so nicht mehr ganz stimmen... Modulation keine, aber 8b10b kodierung, damit das Signal halbwegs Gleichspannungsfrei wird. Ein bisschen Redundanz gibt's oben drauf.
Soll doch endlich mal wer schnellere Elektronen erfinden damit man sich nicht um solche Sachen kümmern muss.
Spanner schrieb: > Soll doch endlich mal wer schnellere Elektronen erfinden damit man sich > nicht um solche Sachen kümmern muss. Die sind schon erfunden und nennen sich Photonen ;) Dauert nur noch n bisschen, bis die Quanten-PCs was taugen...
Die Vorteile der Quantencomputer liegen nicht in der Taktung/ schnelleren Datenübertragung, sondern in den implementierbaren Algorithmen.
Bob schrieb: > Die sind schon erfunden und nennen sich Photonen Die sind ja nur etwas schneller, wir brauchen CPUs auf Tachyon basis :-)
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