大家在典型的PCB中用到的传输线是由埋入或者附着在具有一个或多个参考平面的绝缘材料上的导电迹线构成的,导电迹线一般使用铜材料,电介质使用一种叫“FR4”的玻璃纤维。
PCB板上的走线可等效为下图所示的串联和并联的电容、电阻和电感结构。串联电阻的典型值0.25-0.55 ohms/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态将不同,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。
什么是传输线效应?
基于上述定义的传输线模型,归纳起来,传输线会对整个电路设计带来以下效应。
·反射信号Reflected signals
·延时和时序错误Delay & Timing errors
·多次跨越逻辑电平门限错误False Switching
·过冲与下冲Overshoot/Undershoot
·串扰Induced Noise (or crosstalk)
·电磁辐射EMI radiation
一般传输线效应是指——高频电磁波在导电介质中传输(比如PCB板内线路,通讯的电缆等)过程中,发生的信号反射、干涉、振铃效应、天线效应、衰减、叠加等各种信号畸变的情况。目前讨论最多的是关于线路阻抗不匹配时造成的信号畸变。