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传输线及传输线效应的定义、模型及分类

2022-11-26 14:02
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高速PCB板设计的学习难点在于布局布线环节,很多小白在学习过程中都会困惑:传输线是什么,如何摆放传输线?传输线为什么存在严重的电磁干扰等诸多问题,归根结底在于小白对传输线了解程度不高,所以今天谈谈高速PCB电路上的传输线。

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如图所示,该图是串联和并联的电容、电阻和电杆结构,可等效于PCB板上的走线。串联电阻的典型值为0.25-0.55ohms/foot,因为绝缘层的缘故,并联电阻阻值通常很高,将寄生电阻、电容和电感加到实际的PCB连线中之后,连线上的最终阻抗称为特征阻抗Zo。线径越宽,距电源/地越近,或隔离层的介电常数越高,特征阻抗就越小。如果传输线和接收端的阻抗不匹配,那么输出的电流信号和信号最终的稳定状况将不同,这就引起信号在接收端产生反射,这个反射信号将传回信号发射端并再次反射回来。随着能量的减弱反射信号的幅度将减小,直到信号的电压和电流达到稳定。这种效应被称为振荡,信号的振荡在信号的上升沿和下降沿经常可以看到。

基于上述的传输线模型,归纳起来传输线将对整个电路设计带来以下效应:

①反射信号Reflected signals;

②延时和时序错误Delay & Timing errors;

③多次跨越逻辑电平门限错误False Switiching;

④过冲和下冲Overshoot/Undershoot;

⑤串扰Induced Noise(or crosstalk);

⑥电磁辐射EMI radiation。


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