信号完整性之特性阻抗那些事儿

原文来自公众号：工程师看海

我们经常说控制阻抗，这个阻抗是什么意思呢？

信号在传输线中，是一步一步向前走的，电磁场的建立也是需要一个过程的，信号不是一下子从发射端传播到接收端。

信号线与信号线、信号线与参考平面之间充满了分布电容与分布电感，或者说寄生电容与寄生电感。信号每向前传播一步都会遇到特定的电容参数与电感参数，这里我们引入两个新的变量：“单位长度电容C”与“单位长度电感L”

如果一条传输线长度为Z，那么它的总电容就是Z*C，单位长度电容一般为几pF；

同理，如果一条传输线长度为Z，那么它的回路电感就是Z*L，单位长度电感一般为几nH。

信号每走一步都会遇到C和L，此时的阻抗定义为：

 

信号在传输线一步一步传播的过程中会遇到不同的Z，如果传输线做的非常均匀，那么阻抗Z就处处相等，我们成这个处处都相等的阻抗为特性阻抗：

我至今还记忆犹新，当初刚毕业时与面试官聊天，所有的问题都答上来之后，面试官随口问了一句：“特性阻抗的计算公式是什么？”

我微笑着：“根号下L比C”。顺利完成面试。

我们通常所说的阻抗控制，就是为了让传输线尽量均匀，减小反射，控的就是特性阻抗。

由上面介绍可以知道，特性阻抗的概念是基于两个及以上的导体，因此需要有良好且完整的参考平面作为回流路径，我们要避免参考平面被割裂出现跨分割，这可能会导致阻抗不连续，出现反射。

这就好比是你在路面上骑车，路面越平，骑的就越快；如果路面有点小坑，就会很颠簸，速度就会降下来；所有对于高速信号，良好的阻抗控制至关重要。

审核编辑 黄宇