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传输线

大家好,我是广元兄。很高兴和大家分享传输线的相关知识。希望大家点赞,分享。有什么问题加微交流学习。加微信号【SI_Basic】一起学习,共同进步!

传输线基础知识,简单来说,概括为四点:

  • 概念
  • 特性阻抗
  • 时延
  • 一阶模型

1.概念

传输线由任意两条有一定长度的导线组成。其中一条标记为信号路径,另一条标记为返回路径。这里重点要关注返回路径。

返回路径有三点需要注意:

  • 属性(Power&GND)
  • 完整性
  • 参考平面的转换

①返回路径的属性部分,不一定是GND。

②完整性问题,返回路径平面要完整。之前有做过返回平面完整VS不完整的情况做了S参数提取,比较回波损耗和插入损耗,还是有区别的。

③参考平面的转换,只要认清一点:电流如水,返回路径肯定走低阻抗路径。有转换,记得打缝合孔(Stitching Via)

2.特性阻抗

特性阻抗的数值上与均匀传输线的瞬时阻抗相等,它是传输线的固有属性,且仅与材料特性、介电常数和单位长度电容有关,而与传输长度无关。

对于均匀传输线,其特性阻抗为:

特性阻抗值的选择,并不是唯一的,一般采用50,是因为衰减可以降到最低。

除了特性阻抗,还要搞清楚输入阻抗,瞬时阻抗,容抗,感抗……

3.时延

先搞清楚为什么有时延?

①信号的传输速度与电子速度区别

一条18号圆铜导线,直径为1mm,流过的电流为1A电子速度为1cm/s。导体中电子速度很慢,而在传输线上信号的传输速度,由于电子之间的相互作用、导线周围的材料、信号在传输线导体周围空间形成交变电场和磁场的建立速度等因素:

②信号的传输速度与信号速率区别

前段时间,有个小伙伴问我:是不是信号速率越高,时延就越小?

这个要分清的是:信号速率是芯片的自身能力。

如果非要扯上点关系,就是信号速率越高,对PCB 板材的要求越高,相对介电常数较低,信号的传输速度越大,相对应的情况时延会变小。

③还有一点需要提一下,传输线在实际PCB版图的应用中,分为微带线(Microchip)和带状线(Stripline),一般情况都会考虑带状线。带状线周围材料固定,一来阻抗易于管控,二来就是串扰和EMI 的问题,带状线的传输质量更稳定。

4.一阶模型

传输线的仿真模型,分清楚零阶和一阶。零阶模型描述为一系列相互有一定间距的电容器的集合。它仅仅是物理模型,并不是等效电气模型。一阶模型需要把信号和返回路径导线的每一小节描述成回路电感,就能进一步近似物理传输线。

如何才能准确表述传输线的一阶模型:

这是我去年在公众号写的关于传输线的一些文字,但是今天觉得这些有问题,什么问题呢?如果是射频或者雷达,这样的理论怎么解释得了信号传输?

有时候,我也在疑惑,问自己:你真的知道传输线吗?那就下一篇说说看。

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