信號完整性基礎(chǔ)-瞬態(tài)阻抗與特性阻抗圖解
2017-12-27 18:15:56閱讀量:16687來源:立創(chuàng)商城
阻抗的均勻穩(wěn)定,對信號的傳輸至關(guān)重要,所以,本文聊一聊阻抗。
1.瞬態(tài)阻抗
當(dāng)信號在傳輸線上傳播時(shí),信號感受到的瞬態(tài)阻抗與單位長度電容和材料的介電常數(shù)有關(guān),可表示為:
這個公式的推導(dǎo)過程如
而電流的推導(dǎo)可以由以下式子求得:
如果PCB上線條的厚度和寬度不變,并且走線和返回平面間距離不變,那么信號感受到的瞬態(tài)阻抗就不變,傳輸線是均勻的。對于均勻傳輸線,恒定的瞬態(tài)阻抗說明了傳輸線的特性,稱為特性阻抗
2. 特性阻抗
對于均勻傳輸線,當(dāng)信號在上面?zhèn)鞑r(shí),在任何一處受到的瞬態(tài)阻抗都是相同的。在瞬態(tài)阻抗不變時(shí),我們將其稱為特性阻抗。
傳輸線的特性阻抗Z0定義為線上任意點(diǎn)的電壓和電流的比值,即Z0=V/I. 由電報(bào)方程可以推導(dǎo)出阻抗的經(jīng)典計(jì)算公式:
如果PCB上線條的厚度增大或者寬度增加,單位長度電容增加,特性阻抗就變小。同樣,走線和返回平面間距離減小,電容增大,特性阻抗也減小。其中,R、L、G、C分別表示單位長度的電阻、電感、電導(dǎo)和電容。通常,因?yàn)镽和G都比其他項(xiàng)要小得多而忽略不計(jì),特征阻抗近似為:
重要推導(dǎo)之一:50 歐姆阻抗的計(jì)算由來
由特性阻抗的公式,可以看出只要傳輸線的橫截面和材料特性這兩個參數(shù)保持不變,信號受到的瞬態(tài)阻抗就是一個常數(shù)。由于信號的的速度取決于材料特性,所以,可以得出傳輸線單位長度電容和瞬態(tài)阻抗的關(guān)系。例如,若介電常數(shù)為4,單位長度電容為3.3pf/in,則傳輸線的瞬態(tài)阻抗為:
重要推導(dǎo)之二:自由空間的特性阻抗
一個很重要的特性阻抗就是自由空間的特性阻抗,也叫自由空間的波阻抗,在EMC中非常重要。自由空間特性阻抗為。
重要推導(dǎo)之三:單位長度電容與單位長度電感
FR4板材的PCB板上,特性阻抗傳輸線另一個特性是:
單位長度電容=3.3pF/in
單位長度電感=8.3nH/i
解這些特殊的特性阻抗,對于設(shè)計(jì)電路板有重要的參考意義,能讓我們在制作電路前有個直覺的認(rèn)識。

L7805CV-DG/線性穩(wěn)壓器(LDO) | 0.5401 | |
AMS1117-3.3/線性穩(wěn)壓器(LDO) | 0.1237 | |
BAT54C,215/肖特基二極管 | 0.0336 | |
LM358DR2G/運(yùn)算放大器 | 0.345 | |
CJ431/電壓基準(zhǔn)芯片 | 0.1157 | |
LM393DR2G/比較器 | 0.3153 | |
ADUM4160BRWZ-RL/隔離式USB芯片 | 34.83 | |
REF3012AIDBZR/電壓基準(zhǔn)芯片 | 0.9316 | |
SS8050/三極管(BJT) | 0.035 | |
8S005/錫膏/錫漿 | 17.67 |
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