特征阻抗最详细的讲解.pdf

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1、“解析特征阻抗”“解析特征阻抗”奥肯思（北京）科技有限公司2004年6月®AcconSysConfidential2004-6-9第1页共8页®aservicecompanyMentorGraphicsAuthorizedDistributor奥肯思（北京）科技有限公司“解析特征阻抗”一.简介....................................................3二.什么是传输线？..........................................3三.从信号的角度来考察..............................

2、........3四.传输线的特征阻抗........................................5五.传输线特征阻抗是设计中最重要的因素......................6六.特征阻抗的计算..........................................6七.耐人寻味的话题..........................................7®AcconSysConfidential2004-6-9第2页共8页®aservicecompanyMentorGraphicsAuthorizedDistributor奥

3、肯思（北京）科技有限公司“解析特征阻抗”解析特征阻抗一.简介近年来，高速设计领域一个越来越重要也是越来越为设计工程师所关注的议题就是受控阻抗的电路板设计以及电路板上互联线的特征阻抗。然而，对于非电子专业的设计工程师来说，这也是一个最容易混淆也最不直观的问题。甚至很多的电子设计工程师对此也同样感到困惑。本文对特征阻抗作一个简要而直观的介绍，希望帮助大家了解传输线最基本的品质。二.什么是传输线？什么是传输线？两个具有一定长度的导体就构成传输线。其中的一个导体成为信号传播的通道，而另外的一个导体则构成信号的返回通路（在这里我们提到信号的返回通路，实际上就是大家通常理解的“地”，为了叙述

4、的方便，暂且忘掉“地”这一概念）。在一个多层的电路板设计中，每一个PCB互联线都构成传输线中的一个导体，该传输线都将临近的参考平面作为传输线的的第二个导体或者叫做信号的返回通路。什么样的PCB互联线才是一个好的传输线呢？通常如果在同一个PCB互联线上特征阻抗处处保持一致，这样的传输线就成为高质量的传输线。什么样的电路板叫做受控阻抗的电路板？受控阻抗的电路板是指PCB板上所有传输线的特征阻抗符合统一的目标规范，通常是指所有传输线的特征阻抗的值在25Ω到70Ω之间。三.从信号的角度来考察考虑特征阻抗最行之有效的办法是考察信号沿着传输线传播时信号本身看到了什么。为简化问题的讨论起见，假

5、定传输线为微波传输带（microstrip）类型，并且信号沿传输线传播时传输线各处的横断面保持一致。如图一所示。图一：典型的微波传输带类型传输线的横断面®AcconSysConfidential2004-6-9第3页共8页®aservicecompanyMentorGraphicsAuthorizedDistributor奥肯思（北京）科技有限公司“解析特征阻抗”给该传输线加入幅度为1V的阶跃信号。阶跃信号是一个1V的电池，由前端接入，分别连接在信号线和返回通路之间。在接通电池的瞬间，信号电压波形将以光速在电介质中行进，速度通常约为6英寸/ns（信号为什么行进如此快速，而不是接近

6、电子传播的速度大约1cm/s，这是另外一个话题，这里不做进一步介绍）。当然在这里信号仍然具有常规的定义，信号定义为信号线与返回通路上的电压差，总是通过测量传输线上任何一点与之临近的信号返回通路之间的电压差值来获得。信号沿传输线传播时的情况示意如图二。图二：信号在传输线上下传时的瞬间示意图信号沿传输线方向以6英寸/ns的速度向前传输。在传输的过程中信号会遇到什么样的情况呢？在最开始的10ps时间间隔内，信号沿传输线方向行进了0.06英寸的距离。假定锁定时间在这一时刻，来考虑传输线发生的情况。在行进的这一段距离上，信号的传输为这一段传输线和相应临近的信号返回通道之间建立起了稳定的幅度

7、为1V的常量信号。这意味着在行进的这一段传输线和对应的返回路径上已经积聚起了额外的正电荷和额外的负电荷来建立这一稳定的电压。也正是这些电荷的差异在这两个导体之间建立并维持了一个稳定的1V电压信号，而导体之间稳定的电压信号就为两个导体之间建立了一个电容。传输线上位于这一时刻信号波前后面的传输线段并不清楚会有信号要传播过来，因而仍然维持信号线同返回通路之间的电压为零。在接下来的10ps时间间隔内，信号又会沿传输线行进一定的距离，信号继续传播的结果是又会在另一段长度为0.06英寸的传输