1). Трассы между логическими вентилями
В нашем случае (
):
; 
:
;
; 
;
.
Учитывая, что
и
,
получим:
где
Тракт моделируется
емкостью!
Почему не имеет значения индуктивность тракта?
Магнитная энергия в линии связи много меньше электрической.
Если согласовать линию
на конце, то задержка сигнала снизится
до
!
Но во столько же раз увеличится рассеяная мощность сигнала:
Линию согласовывают только во внешних (по отношению к ИС) трактах, емкость которых очень велика.
Выходной каскад ЭСЛ:
Достаточно согласовать линию
только на конце — отраженный
сигнал не придет.
2). Трассы шин
Иногда необходимо передавать сигналы
через очень длинные шины (например,
тактовые импульсы в цифровых ИС
синхронного типа). Для снижения задержки
распространения сигнала (
)
используются мощные драйверы
шин с низким выходным сопротивлением
.
Положим, что
(
),
а сигнал
имеет форму ступенчатого перепада
напряжения.
В предельном случае
,
,
и из (2.8.1) - (2.8.3) получим:
;
,
где
.
Учитывая, что и , получим:
где 
.
На практике перепады напряжения сглажены конечными фронтами импульсов и реактивной нагрузкой.
Длительность переходных процессов
определяется большей из постоянных
времени
и
:
.
При согласованной нагрузке сигнал
распространяется по тракту со скоростью
света
(1см 100пс).
В ИМС на основе сверхпроводящих элементов
Джозефсона
Ом. Тракты соединений можно выполнять
в виде микрополосковых линий с
Ом, а перед нагрузкой включать резисторы
Ом.
3. Резонаторы и антенны
3.1. Резонаторы свч
Резонатор —
устройство, в котором могут существовать
собственные колебения
электромагнитного поля. Эти колебания
не связаны с переносом энергии в
пространстве (групповая
скорость равна нулю). В резонаторах
происходит периодическое перекачивание
электрической энергии в магнитную и
обратно на резонансной
частоте
.
Если нет потерь, полная энергия колебаний
.
Основная характеристика резонатора — добротность:
,
где
— потеря энергии за период. Для поддержания
незатухающих колебаний
потери необходимо компенсировать
подкачкой в
резонатор энергии
.
Частотная характеристика резонатора:
— полоса частот
резонатора.
Для простых резонаторов
.
В общем случае
.
В оптике резонаторы представляют собой систему зеркал. Простейший тип резонатора — 2 параллельных зеркала (например, в лазере). Между ними могут существовать собственные колебания в виде стоячих волн. Расстояние между зеркалами должно составлять целое число полуволн на резонансной частоте:
.
Это число очень велико (обычно > 104
- 105). При
нет необходимости точно подбирать
— резонатор «подстроится сам». Потери:
неполное отражение от зеркал и поглощение
света средой (мнимая часть
).
.
В
электротехнике резонатор —
-контур.
Э
лектрическое
и магнитное поля
сосредоточены в разных местах.
Электрическая и магнитная
энергия излучается. В тороидальной катушке с большим значением и в конденсаторе с большим значением — меньше. Но на высокой частоте такие материалы работают плохо.
На очень высокой частоте оба элемента контура работают плохо:
импеданс дросселя
шунтируется межвитковой емкостью;к импедансу конденсатора
добавляется импеданс паразитной
индуктивности;возрастают потери на излучение.
,
где
- волновое сопротивление контура,
— сопротивление потерь.
В технике СВЧ резонатор — полость.
Цилиндрическая полость
— нулевая функция Бесселя
(цилиндрический аналог синуса).
По вертикальным стенкам течет ток
скачок магнитного поля.
Электрическое и магнитное поля не разнесены в пространстве.
!!!
Это стоячая волна.