高速PCB設計基礎知識（必備）：傳輸線

板兒妹0517

學習高速PCB設計，首先要知道什么是傳輸線。信號會產生反射，就是因為PCB上的走線具有一定的阻抗，線上阻抗與輸出端的阻抗不匹配，就會導致信號反射。信號在PCB中傳輸會有延時，如果時序沒有匹配，系統就會罷工。這些都是因為傳輸線產生的問題。

什么是傳輸線？
傳輸線的定義是有信號回流的信號線（由兩條一定長度導線組成，一條是信號傳播路徑，另一條是信號返回路徑。），最常見的傳輸線也就是我們PCB板上的走線。
1. 分析傳輸線，一定要聯系返回路徑，單根的導體并不能成為傳輸線；
2. 和電阻，電容，電感一樣，傳輸線也是一種理想的電路元件，但是其特性卻大不相同，用于仿真效果較好，但電路概念卻比較復雜；
3. 傳輸線有兩個非常重要的特征：特性阻抗和時延。

傳輸線阻抗
先來澄清幾個概念，我們經常會看到阻抗、特性阻抗、瞬時阻抗，嚴格來講，他們是有區別的，但是萬變不離其宗，它們仍然是阻抗的基本定義：
將傳輸線始端的輸入阻抗簡稱為阻抗；
將信號隨時遇到的及時阻抗稱為瞬時阻抗；
如果傳輸線具有恒定不變的瞬時阻抗，就稱之為傳輸線的特性阻抗。
特性阻抗描述了信號沿傳輸線傳播時所受到的瞬態阻抗，這是影響傳輸線電路中信號完整性的一個主要因素。
如果沒有特殊說明，一般用特性阻抗來統稱傳輸線阻抗。
傳輸時延
Time delay又叫時延(TD)，通常是指電磁信號或者光信號通過整個傳輸介質所用的時間。在傳輸線上的時延就是指信號通過整個傳輸線所用的時間。
Propagation delay又叫傳播延遲(PD)，通常是指電磁信號或者光信號在單位長度的傳輸介質中傳輸的時間延遲，與“傳播速度”成反比例（倒數）關系，單位為“Ps/inch”或“s/m”。
從定義中可以看出時延=傳播延遲*傳輸長度(L)。
PCB的傳輸線結構
典型PCB中所見到的傳輸線結構是由嵌入或臨近電介質或絕緣材料，并且具有一個或多個參考平面的導線構成。典型PCB中的金屬是銅，而電介質是一種叫FR4的玻璃纖維。數字設計中最常見的兩種傳輸線類型是微帶線和帶狀線。
微帶線通常指PCB外層的走線，并且只有一個參考平面。微帶線有兩種類型：埋式或非埋式。埋式（有時又稱作潛入式）微帶線就是將一根傳輸線簡單地嵌入電介質中，但其依然只有一個參考平面。帶狀線是指介于兩個參考平面之間的內層走線。
下圖所示為PCB上不同元件之間的內層走線（帶狀線）和外層走線（微帶線）。標識處的剖面圖顯示了傳輸線與地/電源層的相對關系。

典型PCB傳輸線示意圖
（圖文來源：快點PCB平臺、網絡）
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chuchuda

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板兒妹0517

chuchuda 發表于 2019-12-13 03:47
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