PCB传输线原理_PCB传输线参数

　　PCB传输线原理

　　在电路设计的各种场合里都能接触到传输线这一术语。显然，传输线是信号完整性分析当中重点考察的元件之一，很多分析都建立在此基础上。

　　那么，什么是传输线呢？工程应用所遇到的金属导线、波导、同轴线和PCB走线邹是传轩翁线。传输线通常被定义为一个适合在两个或多个终端间有效传输电能量或电信号竹传输统。传输线两条导线中的一条称为信号路径，另一条称为电流返回路径，如图所示。

　　

　　信号在传输线上的行为是怎样的呢？做个类似的比喻：电信号在传输线的传送方式就如水流经一根长的方形管子一样，而且是以波浪的形式流过管子，电信号也是以波的形式沿传输线传送。另外，水流过—定长度的管子需要一定的时间，那么电信号也将花一定时间沿传输线传送。进一步而言，水在管中的高度正如传输线上的电压，而电流的大小则可比做水的流量。

　　PCB传输线参数

　　传输线有两个非常重要的特征：特征阻抗和时延。可以利用这两个特征来预测和描述信号与传输线的大多数相互行为。

　　特征阻抗描述了信号沿传输线传播时所受到的瞬态阻抗，它是传输线的固有属性，仅和传输线的单位长度上的分布电感L、分布电容C、材料特性和介电常数有关，与传输线长度无关。宽度变化的导线没有固定的特征阻抗，只有导线的几何结构和材料特性保持不变，那么传输线的特征阻抗就是恒定的。

　　传输线的特征阻抗为

　　

　　在传输线理论书籍中，更完整的特征阻抗表达方式为

　　

　　式中，R，G分别为阻抗和导纳；ω为信号角频率。因为R和G都比其他项要小得多，通常特征阻抗近似为式（3－2）即可，仅在甚高频或线路有极大损耗时，阻抗R和导纳G分量才变得重要。

　　另外，有损线还可导出更复杂的特征阻抗，其中含有虚部分量。不过在工程设计中，只考虑特征阻抗的幅值。直接给出在PCB中常见的微带线和对称带状线的近似计算公式，如图所示。

　　

　　图A为微带线、B为对称带状线

　　时延的概念比较容易理解，即信号传输经过整个线长所用的时间总量，在时序分析里将详细介绍传播速度和时间有关的知识，这里直接给出时延的计算公式：

　　

　　其中，td表示时延；ι表示传输线长度；υ表示信号的传输速度。