传输线的特征阻抗

article/2025/9/21 2:53:38

要理解特征阻抗首先要建立一个模型。传输线零阶模型

在这个模型中,每一个步长是△X,单位长度的电容为CL,所以每个步长的电容

                                                         C=CL*△X

然后我们根据电荷量 Q=U*C=I*t ,电流I = Q / t = C * U / t,其中t = △X / v得到

                        电流 I = CL*△X * U / (△X / v) = CL* v * U       

        CL为传输线单位长度的电容量,v为信号的速度,U为信号的电压。我们推导出的这个关

系式就是传输线的电流--电压(I-V)特性。I与V成正比的关系。通过这个I=CL*v*U,我们就可

以知道这个瞬时阻抗的表达式:

                          Z = U / I = 1 / CL*v

信号在传输线上的速度为 v = 12 / √Er in/ns,所以

                      Z = U / I = 1 / CL*v = 83*√Er/CL

其中Z的单位为Ω,CL单位为pF/in,Er为材料的介电常数。这里就可以看出特性阻抗的大小

仅与CL和介电常数有关,比如说我们FR-4材料,介电常数为4,CL为3.3pF/in,我们就可以

得出阻抗Z=50Ω。

         如果一段导线的宽度是变化的,那么这段导线就是没有特性阻抗的,如果导线的横截面宽度

是不变的,那么信号经过这段线的阻抗就是恒定的;我们把均匀横截面的传输线称为可控阻抗

传输线。

       当我们板子很小,频率又比较低的时候是不用考虑做可控阻抗传输线的,一般是只有板子尺寸

大于6in(15cm),因为15cm的线长有1ns的时延,而且频率大于100M(周期10ns)的时候才

用考虑阻抗匹配的问题。

微带线:宽平面上方的窄带信号线

带状线:返回信号是两个平面,信号线是在两个平面之间。

        由特征阻抗的关系式Z = U / I = 83*√Er/CL,我们可以知道特征阻抗的大小与单位长度电容CL成反比,

所以增加两个导线的距离电容会减小,阻抗就会增大,若增加微带线的宽度,那么电就会增大,阻抗就会

减小。

有一个常用的经验,在FR-4的pcb上当线宽为介质厚度的两倍时,特性阻抗约为50Ω。

典型的特征阻抗:

USB的特征阻抗  90Ω       

网口特征阻抗100Ω

通常PCB走线用 50Ohm 阻抗 


http://chatgpt.dhexx.cn/article/oXXAh27d.shtml

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