學習高速PCB設計，傳輸線的知識你搞明白了嗎？

板兒妹0517

學習高速PCB設計，有很多知識是需要大家掌握的，傳輸線便是其中之一。但是，不管是初學者，還是一些有經驗的工程師，大家對于傳輸線卻經常是一知半解、似懂非懂。本文，我們不妨就一起來學習下關于傳輸線的知識吧！

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。
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
在高速PCB設計中，如果是4層板以上的PCB，盡量走帶狀線，就是說要把高速信號線走到里層去，這樣既能夠減少EMI、EMC，抗干擾能力也可以加強。
關于傳輸線，你還需要知道這些知識點：
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：
a）將傳輸線始端的輸入阻抗簡稱為阻抗；
b）將信號隨時遇到的及時阻抗稱為瞬時阻抗；
c）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。
PS：對于高速PCB設計而言，我們的目標是信號在傳輸過程中盡量保持阻抗穩定，而這必須保持傳輸線特性阻抗的穩定。
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)。

知識擴展：
PCB設計中如何消除傳輸線干擾？
1、避免傳輸線的阻抗不連續性。阻抗不連續的點就是傳輸線突變的點，如直拐角、過孔等，應盡量避免。方法有：避免走線的直拐角，盡可能走45°角或者弧線，大彎角也可以；盡可能少用過孔，因為每個過孔都是阻抗不連續點，外層信號避免通過內層，反之亦然。
2、不要用樁線。因為任何樁線都是噪聲源。如果樁線短，可在傳輸線的末端端接就可以了；如果樁線長，會以主傳輸線為源，產生很大的反射，使問題復雜化，建議不要使用。
（圖文來源：快點PCB平臺、網絡）

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