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(jīng)驗的工程師，大家對于傳輸線卻經(jīng)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(shù)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(zhì)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(nèi)層走線。
下圖所示為PCB上不同元件之間的內(nèi)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(lián)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(jīng)常會看到阻抗、特性阻抗、瞬時阻抗，嚴格來講，他們是有區(qū)別的，但是萬變不離其宗，它們?nèi)匀皇亲杩沟幕�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(tài)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(tǒng)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(wěn)定，而這必須保持傳輸線特性阻抗的穩(wěn)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(zhì)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(zhì)中傳輸?shù)臅r間延遲，與“傳播速度”成反比例（倒數(shù)）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(xù)性。阻抗不連續(xù)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(xù)點，外層信號避免通過內(nèi)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(chǎn)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(wǎng)絡）

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