什么是传输线的阻抗？什么是特性阻抗？

2016-12-04 by:CAE仿真在线来源:互联网

为了回答这个问题,你必须看完此文:

1、反射与阻抗

高速PCB设计的入门,我们就知道,信号会反射,就像光线从空气射到玻璃,一部分光会折射,还有一些会被反射。

信号也一样,如果传输线的阻抗不一致,在阻抗跳变的地方,一部分能量继续传输,一部分能量会被反射回去。

在这个话题里,我们首先知道,阻抗不连续会引起信号反射。当然,我们后面的话题会深入探讨:什么时候需要关注信号的反射,并不是所有的阻抗不连续都需要被关注。

2、阻抗可以有哪些话题

那么,什么是传输线阻抗呢?先来看看传输线的分布参数等效模型:

这是一个特征阻抗近似计算公式,式中L为分布电感,C为分布电容。

特征阻抗:这是使用频率非常高的一个专业术语,在各种定义中,笔者最喜欢的描述是:特征阻抗是沿线上分布电容和电感的等效,

它的物理意义是,入射波的电压与电流的比值,或反射波的电压与电流的比值的负值。这个定义方式直观明了地解释了很多高速设计问题,方便设计工程师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带线与带状线,以及他们分别代表的电磁场意义,现在我们简单看一下两种传输线结构的阻抗计算公式:

微带线阻抗:

带状线阻抗:

还是一样的原则,我们不需要记公式,只需要记住各个元素和阻抗的比例关系,然后能在工作中灵活运用就好了:

介电常数:材料性质的一种, 决定当单位电压下, 单位容量內材料可存储的静电能。介电常数增大,阻抗减小。

线路到参考平面距离:距离增加阻抗增大

线宽:线宽增加阻抗变小.

铜厚:铜厚增加阻抗变小.

相邻线间距(针对差分):间距增大阻抗增大

绿油厚度:厚度增加阻抗变小

案例1:

某PCB板上的走线比较密,只能用比较小的线宽,通过计算发现阻抗超过了标准,在板材不变(介电常数不变)的情况下,可以通过减小层间距离来实现阻抗控制。

案例2:

某PCB板,板厚1.2mm,需要设计成10层板。层间的平均厚度也就是0.1mm左右,又不想走太细的线,但是怎么算,4mil走线的阻抗都达不到50欧姆。

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