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廣元兄
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傳輸線
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傳輸線

大家好,我是廣元兄。很高興和大家分享傳輸線的相關知識。希望大家點贊,分享。有什么問題加微交流學習。加微信號【SI_Basic】一起學習,共同進步!

傳輸線基礎知識,簡單來說,概括為四點:

  • 概念
  • 特性阻抗
  • 時延
  • 一階模型

1.概念

傳輸線由任意兩條有一定長度的導線組成。其中一條標記為信號路徑,另一條標記為返回路徑。這里重點要關注返回路徑。

返回路徑有三點需要注意:

  • 屬性(Power&GND)
  • 完整性
  • 參考平面的轉換

①返回路徑的屬性部分,不一定是GND。

②完整性問題,返回路徑平面要完整。之前有做過返回平面完整VS不完整的情況做了S參數(shù)提取,比較回波損耗和插入損耗,還是有區(qū)別的。

③參考平面的轉換,只要認清一點:電流如水,返回路徑肯定走低阻抗路徑。有轉換,記得打縫合孔(Stitching Via)

2.特性阻抗

特性阻抗的數(shù)值上與均勻傳輸線的瞬時阻抗相等,它是傳輸線的固有屬性,且僅與材料特性、介電常數(shù)和單位長度電容有關,而與傳輸長度無關。

對于均勻傳輸線,其特性阻抗為:

特性阻抗值的選擇,并不是唯一的,一般采用50,是因為衰減可以降到最低。

除了特性阻抗,還要搞清楚輸入阻抗,瞬時阻抗,容抗,感抗……

3.時延

先搞清楚為什么有時延?

①信號的傳輸速度與電子速度區(qū)別

一條18號圓銅導線,直徑為1mm,流過的電流為1A電子速度為1cm/s。導體中電子速度很慢,而在傳輸線上信號的傳輸速度,由于電子之間的相互作用、導線周圍的材料、信號在傳輸線導體周圍空間形成交變電場和磁場的建立速度等因素:

②信號的傳輸速度與信號速率區(qū)別

前段時間,有個小伙伴問我:是不是信號速率越高,時延就越小?

這個要分清的是:信號速率是芯片的自身能力。

如果非要扯上點關系,就是信號速率越高,對PCB 板材的要求越高,相對介電常數(shù)較低,信號的傳輸速度越大,相對應的情況時延會變小。

③還有一點需要提一下,傳輸線在實際PCB版圖的應用中,分為微帶線(Microchip)和帶狀線(Stripline),一般情況都會考慮帶狀線。帶狀線周圍材料固定,一來阻抗易于管控,二來就是串擾和EMI 的問題,帶狀線的傳輸質量更穩(wěn)定。

4.一階模型

傳輸線的仿真模型,分清楚零階和一階。零階模型描述為一系列相互有一定間距的電容器的集合。它僅僅是物理模型,并不是等效電氣模型。一階模型需要把信號和返回路徑導線的每一小節(jié)描述成回路電感,就能進一步近似物理傳輸線。

如何才能準確表述傳輸線的一階模型:

這是我去年在公眾號寫的關于傳輸線的一些文字,但是今天覺得這些有問題,什么問題呢?如果是射頻或者雷達,這樣的理論怎么解釋得了信號傳輸?

有時候,我也在疑惑,問自己:你真的知道傳輸線嗎?那就下一篇說說看。

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