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技術(shù)專(zhuān)題
傳輸線(xiàn)阻抗：六個(gè)重要值
當(dāng)查看各種傳輸線(xiàn)阻抗值時(shí)，特征阻抗和差分阻抗通常是兩個(gè)重要的值，因?yàn)檫@是信令標(biāo)準(zhǔn)中通常指定的兩個(gè)重要值。但是，實(shí)際上有六個(gè)傳輸線(xiàn)阻抗值在PCB設(shè)計(jì)中很重要
在許多文章和教科書(shū)中都可以輕松找到特性阻抗方程，但其他常見(jiàn)的傳輸線(xiàn)阻抗值則更難計(jì)算。這種困難的原因是它依賴(lài)于多條傳輸線(xiàn)的布置以及它們之間的耦合強(qiáng)度。另一個(gè)典型的阻抗值是輸入阻抗，它取決于線(xiàn)路的長(zhǎng)度和任何阻抗失配。
傳輸線(xiàn)阻抗值
這是重要的傳輸線(xiàn)阻抗值，應(yīng)理解為PCB設(shè)計(jì)和布線(xiàn)的一部分。
特性阻抗
如果您使用Google術(shù)語(yǔ)“傳輸線(xiàn)阻抗”，則特征阻抗的定義是最有可能在搜索結(jié)果的第一頁(yè)上看到的結(jié)果。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員可能熟悉在集總電路模型中定義的特性阻抗。該模型返回以下流行的特征阻抗公式：
傳輸線(xiàn)的等效電路模型和特性阻抗。
在足夠高的頻率或足夠低的損耗下，特性阻抗將變成純電阻性，并收斂于以下值：
高頻極限中傳輸線(xiàn)的特征阻抗
請(qǐng)注意，這里已忽略了趨膚效應(yīng)，該效應(yīng)適用于高達(dá)1 GHz的數(shù)字信號(hào)帶寬。您可以使用標(biāo)準(zhǔn)公式針對(duì)不同的走線(xiàn)幾何形狀，從傳播延遲和特性阻抗中得出L和C的值。然后，您可以使用這些電路值來(lái)優(yōu)化走線(xiàn)寬度和電感，并最大程度地減小瞬態(tài)振鈴。
特征阻抗有時(shí)稱(chēng)為“電涌阻抗”，與術(shù)語(yǔ)“電涌阻抗負(fù)載”有關(guān)。電力系統(tǒng)工程師經(jīng)常使用此術(shù)語(yǔ)來(lái)量化跨傳輸線(xiàn)傳輸并在負(fù)載下看到的功率。
偶數(shù)模式和奇數(shù)模式阻抗
兩條彼此足夠靠近的傳輸線(xiàn)會(huì)經(jīng)歷電容性和電感性耦合。這種耦合通常決定串?dāng)_，但它也會(huì)修改每條線(xiàn)上的信號(hào)所看到的阻抗。當(dāng)以共模（相同幅度，相同極性）驅(qū)動(dòng)耦合線(xiàn)時(shí)，偶數(shù)模式阻抗是在一對(duì)信號(hào)傳輸線(xiàn)上傳輸?shù)男盘?hào)所看到的阻抗。當(dāng)以差分模式（相同幅度，相同極性）驅(qū)動(dòng)線(xiàn)時(shí)，適用類(lèi)似定義：
兩根耦合傳輸線(xiàn)的偶數(shù)和奇數(shù)模式阻抗值
注意，偶數(shù)和奇數(shù)模式傳輸線(xiàn)的阻抗值是根據(jù)Z參數(shù)為一對(duì)耦合的傳輸線(xiàn)定義的：
傳輸線(xiàn)阻抗的Z參數(shù)
Z矩陣（也稱(chēng)為阻抗參數(shù)）可以輕松轉(zhuǎn)換為S參數(shù)。它也可以推廣到具有共模或差分驅(qū)動(dòng)的多條耦合傳輸線(xiàn)。
共模和差分阻抗
共模和差模阻抗值與偶數(shù)和奇數(shù)模態(tài)阻抗值有關(guān)。通常為差分對(duì)的阻抗匹配指定差分阻抗值，而不是奇數(shù)模式阻抗。差分對(duì)阻抗取決于特性阻抗和差分對(duì)兩端之間的間距。除在共模驅(qū)動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生共模阻抗外，這也適用于共模阻抗。
差分和共模阻抗值。
從物理上講，差分阻抗是在以差分模式驅(qū)動(dòng)該對(duì)時(shí)，在兩條耦合的傳輸線(xiàn)之間測(cè)得的阻抗。類(lèi)似地，共模阻抗是當(dāng)一對(duì)以共模方式驅(qū)動(dòng)時(shí)在兩條耦合的傳輸線(xiàn)之間測(cè)得的阻抗。
輸入阻抗
該傳輸線(xiàn)阻抗值在阻抗匹配中很重要，可以用來(lái)量化傳輸線(xiàn)何時(shí)超過(guò)臨界長(zhǎng)度；請(qǐng)看鏈接文章，了解如何量化允許的阻抗失配。無(wú)需重復(fù)該文章中的所有內(nèi)容，輸入阻抗取決于特性阻抗，傳播常數(shù)，負(fù)載阻抗和傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度：
傳輸線(xiàn)輸入阻抗。
集成傳輸線(xiàn)阻抗計(jì)算器
這里提供了幾個(gè)方程式，這些方程式描述了不考慮實(shí)際PCB復(fù)雜幾何形狀的理想情況。但是，在設(shè)計(jì)傳輸線(xiàn)時(shí)，它們?nèi)匀皇且粋€(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。電路模型可用于根據(jù)互電容和電感來(lái)近似估算線(xiàn)路之間的耦合，然后可用于確定偶數(shù)/奇數(shù)和公共/差分阻抗值。
當(dāng)您需要極其精確的傳輸線(xiàn)阻抗計(jì)算時(shí)，您需要使用具有集成電磁場(chǎng)求解器的路徑。這為您提供了使用實(shí)際PCB時(shí)非常精確的阻抗結(jié)果以及上升沿和下降沿的信號(hào)行為。這很好地解決了無(wú)法引入電路模型的復(fù)雜寄生現(xiàn)象，并允許設(shè)計(jì)人員考慮沿耦合傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度的長(zhǎng)度調(diào)整幾何。