PCB板上多長的走線才是傳輸線？
發(fā)表時間：2021-01-16 09:03:41 人氣：2713
傳輸線的定義是有信號回流的信號線（由兩條一定長度導(dǎo)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。那么，PCB板上多長的走線才是傳輸線呢？
PCB板上多長的走線才是傳輸線？
這和信號的傳播速度有關(guān)，在FR4板材上銅線條中信號速度為6in/ns。簡單的說，只要信號在走線上的往返時間大于信號的上升時間，PCB上的走線就應(yīng)當做傳輸線來處理。
我們看信號在一段長走線上傳播時會發(fā)生什么情況。假設(shè)有一段60英寸長的PCB走線，如圖1所示，返回路徑是PCB板內(nèi)層靠近信號線的地平面，信號線和地平面間在遠端開路。
圖1
信號在這條走線上向前傳播，傳輸?shù)阶呔€盡頭需要10ns，返回到源端又需要10ns，則總的往返時間是20ns。如果把上面的信號往返路徑看成普通的電流回路的話，返回路徑上應(yīng)該沒有電流，因為在遠端是開路的。但實際情況卻不是這樣，返回路徑在信號上后最初的一段時間有電流。
在這段走線上加一個上升時間為1ns的信號，在最初的1ns時間，信號還線條上只走了6英寸，不知道遠端是開路還是短路，那么信號感覺到的阻抗有多大，怎么確定？如果把信號往返路徑看成普通的電流回路的話就會產(chǎn)生矛盾，所以，必須按傳輸線處理。
實際上，在信號線條和返回地平面間存在寄生電容，如圖2所示。當信號向前傳播過程中，A點處電壓不斷不變化，對于寄生電容來說，變化的電壓意味著產(chǎn)生電流，方向如圖中虛線所示。因此信號感受到的阻抗就是電容呈現(xiàn)出來的阻抗，寄生電容構(gòu)成了電流回流的路徑。信號在向前傳播所經(jīng)過的每一點都會感受到一個阻抗，這個阻抗是變化的電壓施加到寄生電容上產(chǎn)生的，通常叫做傳輸線的瞬態(tài)阻抗。
圖2
當信號到達遠端，遠端的電壓升至信號的最終電壓后，電壓不再變化。雖然寄生電容還是存在，但是沒有電壓的變化，電容相當于開路，這對應(yīng)的就是直流情況。
因此，這個信號路徑短期的表現(xiàn)和長期的表現(xiàn)不一樣，在起始一小段時間內(nèi)，表現(xiàn)就是傳輸線。即使傳輸線遠端開路，在信號跳變期間，傳輸線前段的性能也會像一個阻值有限的電阻。
知識擴展：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)匀皇亲杩沟幕径x：
將傳輸線始端的輸入阻抗簡稱為阻抗；將信號隨時遇到的及時阻抗稱為瞬時阻抗；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。
相關(guān)咨詢
工廠展示
聯(lián)系我們
成都子程新輝電子設(shè)備有限公司
聯(lián)系人：文先生
手機：13183865499
QQ：1977780637
地址：成都市金牛區(qū)星輝西路2號附1號（臺誼民生大廈）407號
