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信号完整性(六):多长的走线才是传输线

多长的走线才是传输线?

多长的走线才是传输线?

这和信号的传达速度有关,在FR4板材上铜线条中信号速度为6in/ns。简略的说,只需信号在走线上的往复时刻大于信号的上升时刻,PCB上的走线就应作为传输线来处理。

咱们看信号在一段长走线上传达时会发生什么状况。假设有一段60英寸长的PCB走线,如图1所示,回来途径是PCB板内层接近信号线的地平面,信号线和地平面间在远端开路。


信号在这条走线上向前传达,传输到走线止境需求10ns,回来到源端又需求10ns,则总的往复时刻是20ns。如果把上面的信号往复途径当作一般的电流回路的话,回来途径上应该没有电流,由于在远端是开路的。但实际状况却不是这样,回来途径在信号上后开始的一段时刻有电流。

在这段走线上加一个上升时刻为1ns的信号,在开始的1ns时刻,信号还线条上只走了6英寸,不知道远端是开路仍是短路,那么信号感觉到的阻抗有多大,怎样确认?如果把信号往复途径当作一般的电流回路的话就会发生矛盾,所以,必须按传输线处理。

实际上,在信号线条和回来地平面间存在寄生电容,如图2所示。当信号向前传达过程中,A点处电压不断不改变,关于寄生电容来说,改变的电压意味着发生电流,方向如图中虚线所示。因而信号感受到的阻抗便是电容出现出来的阻抗,寄生电容构成了电流回流的途径。信号在向前传达所通过的每一点都会感受到一个阻抗,这个阻抗是改变的电压施加到寄生电容上发生的,一般叫做传输线的瞬态阻抗。


当信号抵达远端,远端的电压升至信号的终究电压后,电压不再改变。尽管寄生电容仍是存在,可是没有电压的改变,电容相当于开路,这对应的便是直流状况。

因而,这个信号途径短期的体现和长时间的体现不一样,在开始一小段时刻内,体现便是传输线。即便传输线远端开路,在信号跳变期间,传输线前段的功能也会像一个阻值有限的电阻。

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