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標(biāo)題:
學(xué)習(xí)高速PCB設(shè)計(jì),傳輸線的知識(shí)你搞明白了嗎?
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作者:
板兒妹0517
時(shí)間:
2020-5-18 10:26
標(biāo)題:
學(xué)習(xí)高速PCB設(shè)計(jì),傳輸線的知識(shí)你搞明白了嗎?
學(xué)習(xí)高速PCB設(shè)計(jì),有很多知識(shí)是需要大家掌握的,傳輸線便是其中之一。但是,不管是初學(xué)者,還是一些有經(jīng)驗(yàn)的工程師,大家對(duì)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(xué)習(xí)下關(guān)于傳輸線的知識(shí)吧!
什么是傳輸線?
傳輸線的定義是有信號(hào)回流的信號(hào)線(由兩條一定長(zhǎng)度導(dǎo)線組成,一條是信號(hào)傳播路徑,另一條是信號(hào)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(shè)計(jì)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(gè)參考平面。微帶線有兩種類型:埋式或非埋式。埋式(有時(shí)又稱作潛入式)微帶線就是將一根傳輸線簡(jiǎn)單地嵌入電介質(zhì)中,但其依然只有一個(gè)參考平面。
帶狀線是指介于兩個(gè)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(biāo)識(shí)處的剖面圖顯示了傳輸線與地/電源層的相對(duì)關(guān)系。
典型PCB傳輸線示意圖
在高速PCB設(shè)計(jì)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(hào)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(qiáng)。
關(guān)于傳輸線,你還需要知道這些知識(shí)點(diǎn):
1、分析傳輸線,一定要聯(lián)系返回路徑,單根的導(dǎo)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(fù)雜;
3、傳輸線有兩個(gè)非常重要的特征:特性阻抗和時(shí)延。
傳輸線阻抗
先來澄清幾個(gè)概念,我們經(jīng)常會(huì)看到阻抗、特性阻抗、瞬時(shí)阻抗,嚴(yán)格來講,他們是有區(qū)別的,但是萬變不離其宗,它們?nèi)匀皇亲杩沟幕径x:
a)將傳輸線始端的輸入阻抗簡(jiǎn)稱為阻抗;
b)將信號(hào)隨時(shí)遇到的及時(shí)阻抗稱為瞬時(shí)阻抗;
c)如果傳輸線具有恒定不變的瞬時(shí)阻抗,就稱之為傳輸線的特性阻抗。
特性阻抗描述了信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí)所受到的瞬態(tài)阻抗,這是影響傳輸線電路中信號(hào)完整性的一個(gè)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(duì)于高速PCB設(shè)計(jì)而言,我們的目標(biāo)是信號(hào)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(shí)延
Time delay又叫時(shí)延(TD),通常是指電磁信號(hào)或者光信號(hào)通過整個(gè)傳輸介質(zhì)所用的時(shí)間。在傳輸線上的時(shí)延就是指信號(hào)通過整個(gè)傳輸線所用的時(shí)間。
Propagation delay又叫傳播延遲(PD),通常是指電磁信號(hào)或者光信號(hào)在單位長(zhǎng)度的傳輸介質(zhì)中傳輸?shù)臅r(shí)間延遲,與“傳播速度”成反比例(倒數(shù))關(guān)系,單位為“Ps/inch”或“s/m”。
從定義中可以看出時(shí)延=傳播延遲*傳輸長(zhǎng)度(L)。
知識(shí)擴(kuò)展:
PCB設(shè)計(jì)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(diǎn)就是傳輸線突變的點(diǎn),如直拐角、過孔等,應(yīng)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?yàn)槊總(gè)過孔都是阻抗不連續(xù)點(diǎn),外層信號(hào)避免通過內(nèi)層,反之亦然。
2、不要用樁線。因?yàn)槿魏螛毒都是噪聲源。如果樁線短,可在傳輸線的末端端接就可以了;如果樁線長(zhǎng),會(huì)以主傳輸線為源,產(chǎn)生很大的反射,使問題復(fù)雜化,建議不要使用。
(圖文來源:快點(diǎn)PCB平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò))
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