文档介绍：传输线理论与端接
主板设计处 XXX
内容提要
何为传输线?
为何使用传输线?
传输线的结构模型
传输线与反射
传输线的端接
何为传输线
简单地说,传输线是由两条有一定长度的导线组成的传输电磁能量和信号的线路
传输线包括:TEM波传输线、波导传输线和表面波传输线
何为传输线
Twist Pair 双绞线
Coax 同轴线
Coplanar 共面线
Microstrip 微带线
Stripline 带状线
Embedded Microstrip 嵌入微带线
Asymmetric Stripline 非对称带状线
以上皆为均匀传输线,即导线上任何一处的横截面都相同,也称可控阻抗传输线
如果两条导线的间距是变化的而不恒定,如DIP或QFP封装的一对引脚,那么就是非均匀传输线
何为传输线
平衡传输线:
非平衡传输线:
两导线的相似程度
双绞线、共面线
同轴线、微带线
无论传输线是均匀的还是非均匀的,平衡的或不平衡的,它只有一个作用:在可接受的失真度下,把信号从一端传输到另一端
何为传输线
研究传输线的方法
“场”的分析方法:
从麦氏方程组出发,解特定边界条件下的
电磁场波动方程,求得场量(E和H)随
时间和空间的变化规律,由此来分析
电磁波的传输特性
“路”的分析方法:
将传输线作为分布参数来处理,得到传输线的等效电路,然后由等效电路根据基尔霍夫定律导出传输线方程,再解传输线方程,求得线上电压和电流随时间和空间的变化规律,最后由此规律分析电压和电流的传输特性,又称长线理论
为何使用传输线
普通点对点布线的缺点
,该电感与一个大电容一起工作时,会形成一个高Q值的电路,这样可能会引起振铃
2.
普通导线:电流从一个逻辑驱动器的信号线流出,然后以某种方式沿电源线返回,这两个路径的距离(环路总面积)……
EMI
传输线:
信号返回电流紧贴着信号的输出路径,由此实现电流环路面积非常小,由输出和返回电流路径产生的磁场相互抵消,极大减少EMI问题
,大量点对点的布线方式的串扰问题也相当严重
传输线的结构模型
传输线的瞬态阻抗——传输线的零阶模型
传输线等效电气模型——传输线的一阶模型
有损传输线——传输线的二阶模型
☆趋肤效应
☆介质损耗
传输线的零阶模型
☞当信号在传输线中传播时,电场就随之建立了,信号的速度取决于其在信号路径与返回路径周围材料中的交变电场和磁场的建立速度和传播速度
☞传输线的零阶模型由一系列电容组成,每走一步就使一个电容充上电,电容之间的跨度为步长
☞其中,v信号的速度,V信号的电压
瞬态阻抗
☞其中, CL为单位长度电容, er为材料的介电常数
传输线的零阶模型
特性阻抗:
若传输线任何一处的瞬态阻抗都相同,则称它为传输线的特性阻抗,特性阻抗在数值上与瞬态阻抗相等,是传输线的固有属性,仅与材料特性、介电常数和单位长度的电容量有关
常用特性阻抗
不同特性阻抗线之间的比较