什么是傳輸線的阻抗？什么是特性阻抗？

2016-12-04  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

為了回答這個問題,你必須看完此文:

1、反射與阻抗

高速PCB設計的入門,我們就知道,信號會反射,就像光線從空氣射到玻璃,一部分光會折射,還有一些會被反射。

信號也一樣,如果傳輸線的阻抗不一致,在阻抗跳變的地方,一部分能量繼續傳輸,一部分能量會被反射回去。

在這個話題里,我們首先知道,阻抗不連續會引起信號反射。當然,我們后面的話題會深入探討:什么時候需要關注信號的反射,并不是所有的阻抗不連續都需要被關注。

2、阻抗可以有哪些話題

那么,什么是傳輸線阻抗呢?先來看看傳輸線的分布參數等效模型:

這是一個特征阻抗近似計算公式,式中L為分布電感,C為分布電容。

特征阻抗:這是使用頻率非常高的一個專業術語,在各種定義中,筆者最喜歡的描述是:特征阻抗是沿線上分布電容和電感的等效,

它的物理意義是,入射波的電壓與電流的比值,或反射波的電壓與電流的比值的負值。這個定義方式直觀明了地解釋了很多高速設計問題,方便設計工程師去理解阻抗控制的概念。

注:在高速先生所有系列中,“阻抗”就指的是特征阻抗。

上一篇文章提到了微帶線與帶狀線,以及他們分別代表的電磁場意義,現在我們簡單看一下兩種傳輸線結構的阻抗計算公式:

微帶線阻抗:

帶狀線阻抗:

還是一樣的原則,我們不需要記公式,只需要記住各個元素和阻抗的比例關系,然后能在工作中靈活運用就好了:

介電常數:材料性質的一種, 決定當單位電壓下, 單位容量內材料可存儲的靜電能。介電常數增大,阻抗減小。

線路到參考平面距離:距離增加阻抗增大

線寬:線寬增加阻抗變小.

銅厚:銅厚增加阻抗變小.

相鄰線間距(針對差分):間距增大阻抗增大

綠油厚度:厚度增加阻抗變小

案例:

案例1:

某PCB板上的走線比較密,只能用比較小的線寬,通過計算發現阻抗超過了標準,在板材不變(介電常數不變)的情況下,可以通過減小層間距離來實現阻抗控制。

案例2:

某PCB板,板厚1.2mm,需要設計成10層板。層間的平均厚度也就是0.1mm左右,又不想走太細的線,但是怎么算,4mil走線的阻抗都達不到50歐姆。

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