¿Por qué ocurre el retraso de propagación?

Capacidad.

La capacitancia está en todas partes. Incluso cuando no hay condensadores empleados deliberadamente en un circuito, todavía hay capacitancia, típicamente conocida como “capacitancia parásita”.

La capacitancia es un fenómeno cuantificable que enfrentan virtualmente cualquier conductor eléctrico cerca de cualquier otro conductor. La capacidad depende de los tamaños relativos y la geometría.

Existe entre dos o más cables en un cable, o una pista en una PCB y otras pistas cercanas, para dar solo un par de ejemplos. Demonios, incluso hay capacitancia entre un conductor y el espacio libre, incluidos los principios de cómo funcionan las antenas de RF.

También existe entre los conductores de un IC y entre los conductores entre las capas de un IC.

Cuando hay capacitancia, las señales móviles se ralentizan; en lugar de ser ondas cuadradas que, por ejemplo, la lógica digital podría esperar, se redondean, hasta el punto de verse más como ondas sinusoidales.

Entonces, cuando una señal digital dentro de un IC, o entre un IC, cambia de estado, la señal tarda en pasar al estado de transición, porque ese condensador tiene que cargarse / descargarse. Lo mismo en el dominio analógico, donde las señales se retrasan y distorsionan en su camino entre dos puntos de medición.

Debido a que nada viaja más rápido que la velocidad de la luz, y la energía eléctrica en un conductor generalmente viaja mucho más lento, algo más del orden de 0.5 a 0.8 veces la velocidad de la luz. Esto sucede porque en una distancia dada, un conductor (o más bien, un par de conductores) representa significativamente más inductancia y capacitancia en la ruta de la señal que un vacío presente en las ondas EM que forman la luz.

Un valor muy típico para la velocidad de una señal eléctrica a través de un conductor es aproximadamente dos tercios de la velocidad de la luz; Dado que la luz viaja a 300,000,000 metros por segundo, esto significa que la señal viaja a aproximadamente 200,000,000 metros / segundo, y por lo tanto cubre 0.2 metros cada nanosegundo. 0.2 metros son 20 cm, o aproximadamente 8 pulgadas. Entonces, en un nanosegundo, una señal eléctrica viajará menos de un pie en la mayoría de las situaciones.