信號完整性入門筆記三---阻抗及影響阻抗的因素

    我以此博客來記錄學習中所遇的問題並且總結解決這些問題的方法,現學識尚淺,希望同學們在評論中能積極指正錯誤,提出改進方法。


PCB佈線短是爲了儘量忽略信號在傳輸過程中的反射,那爲什麼會產生反射呢?

實際上反射的原因是互連線中阻抗發生了突然變化,那什麼叫做阻抗,影響阻抗的因素又是什麼呢?

通俗來講:傳輸線上某一點處的電壓與電流的比值表示在這個位置信號感受到的阻抗。

我們要理解的是瞬時的,如果傳輸線不是均勻的,那麼每個地方感受到的阻抗不同那麼這就是瞬時阻抗,如果傳輸線是均勻的,那麼這種阻抗我們叫做特性阻抗。

OK,意思就是瞬時電阻(V/I)。


下面繼續說什麼是影響阻抗的因素:

影響特性阻抗的因素有:介質常數、截止厚度、線寬、銅箔厚度:


● 線寬越寬,特性阻抗越低

● 銅箔厚度越大,特性阻抗越低

● 介電常數越大,特性阻抗越低

● 介質厚度越小,特性阻抗越低(距離參考平面)。


如果我們是要去工程應用,那麼我們知道那麼多已經可以了,用Polar SI9000 仿真軟件輸入上述參數問題差不多就解決了。


爲什麼阻抗發生突然變化會產生反射呢?

   有一天跟女朋友吹牛逼說:你知道爲什麼信號在傳輸過程中會產生髮射嗎?還沒等我繼續吹牛逼,她輕描淡寫的說:這還不簡單,什麼東西都會發射啊!就像光經過兩種不同媒質時候,可能反射一樣,這個東西一樣會反射!

這一下就把我震驚了,這讓我從不同的角度考慮這個問題:光本來也是電磁波,這是電磁場的特性,延伸到電路理論就轉化成了阻抗不匹配,即爲阻抗不連續出,及產生髮射。其實我在學信號完整性的時候,作者爲了更形象的在工程應用上描述,用電流電壓的形式去描述,這種描述方式更容易用通俗易懂的公式去描述,那現在我們從電流電壓的角度來分析反射。

這裏我貼出了《信號完整性揭祕》一書中的具體推導過程,裏面介紹了一個重要公式反射係數及傳輸係數的由來:


詳細過程請參考此書




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