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信号完整性之特性阻抗那些事儿

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大家好,我是工程师看海。

我们经常说控制阻抗,这个阻抗是什么意思呢?

信号在传输线中,是一步一步向前走的,电磁场的建立也是需要一个过程的,信号不是一下子从发射端传播到接收端。

信号线与信号线、信号线与参考平面之间充满了分布电容与分布电感,或者说寄生电容与寄生电感。信号每向前传播一步都会遇到特定的电容参数与电感参数,这里我们引入两个新的变量:“单位长度电容C”与“单位长度电感L”。

如果一条传输线长度为Z,那么它的总电容就是Z*C,单位长度电容一般为几pF;

同理,如果一条传输线长度为Z,那么它的回路电感就是Z*L,单位长度电感一般为几nH。

信号每走一步都会遇到C和L,此时的阻抗定义为:

信号在传输线一步一步传播的过程中会遇到不同的Z,如果传输线做的非常均匀,那么阻抗Z就处处相等,我们成这个处处都相等的阻抗为特性阻抗:

我至今还记忆犹新,当初刚毕业时与面试官聊天,所有的问题都答上来之后,面试官随口问了一句:“特性阻抗的计算公式是什么?”

我微笑着:“根号下L比C”。顺利完成面试。

我们通常所说的阻抗控制,就是为了让传输线尽量均匀,减小反射,控的就是特性阻抗。

由上面介绍可以知道,特性阻抗的概念是基于两个及以上的导体,因此需要有良好且完整的参考平面作为回流路径,我们要避免参考平面被割裂出现跨分割,这可能会导致阻抗不连续,出现反射。

这就好比是你在路面上骑车,路面越平,骑的就越快;如果路面有点小坑,就会很颠簸,速度就会降下来;所有对于高速信号,良好的阻抗控制至关重要。

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