
傳輸線,不僅僅是一條線。
在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中說到傳輸線就要涉及到電磁場(chǎng)、電磁波的相關(guān)知識(shí),因此相對(duì)來說比較晦澀難懂,但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中又會(huì)牽扯到,即使你沒有意識(shí)到,即使在設(shè)計(jì)一般低速信號(hào)時(shí)也需要考慮,何況目前的數(shù)字電路朝著更高速的方向發(fā)展,有些設(shè)計(jì)點(diǎn)是基于經(jīng)驗(yàn)和通行設(shè)計(jì)規(guī)范,今天簡單的通過仿真來初步認(rèn)識(shí)一下傳輸線的特性知識(shí)。
模型:在一般電路中,我們的電子電路模型是屬于集總參數(shù)模型,就是電子電路作為單一特性參數(shù)來看待,忽略寄生參數(shù)。而傳輸線模型就是屬于分布式參數(shù),即考慮傳輸線的寄生參數(shù)。而寄生參數(shù)就是阻容感?;灸P腿缟蠄D。
傳輸線的幾種模型:

以常見的微帶線為例(微帶線就是在PCB表面的線,一邊介質(zhì)是空氣)
傳輸線的特性阻抗Z0:特性阻抗就是指某種傳輸線類型的單位阻抗,Z0=根號(hào)L/C,表示的是基本屬性。下圖就是一個(gè)基本的傳輸線仿真模型。


關(guān)于傳輸線的長度等設(shè)置如上圖,會(huì)自動(dòng)計(jì)算特性阻抗。
結(jié)果波形圖:
可見輸出和輸入的波形差別

1、匹配電阻的作用
50歐姆匹配電阻,可見效果好很多。

2、匹配電阻阻值大小的影響
可以看出,阻值太小沒有作用,而太大則造成時(shí)延增大,大約在100歐姆以下50歐姆左右比較合適。

3、匹配電阻的位置
可見匹配電阻在源端更合適。



4、傳輸線長的影響
仿真的是0-203cm長度變化,主要是時(shí)延的影響,可見在超過大約50cm后,時(shí)延很嚴(yán)重了。

5、傳輸線間串?dāng)_
下面分別是無匹配電阻和有匹配電阻時(shí)的線間串?dāng)_,可見匹配電阻對(duì)線間干擾影響較大,這個(gè)串?dāng)_主要出現(xiàn)在邊沿。


6、傳輸線的輻射特性EMI
可見加上匹配電阻改善反射效果后,輻射強(qiáng)度變低。


小結(jié)
以上就是針對(duì)我們平時(shí)板級(jí)設(shè)計(jì)中的一些常見原則如端接電阻、線間距等進(jìn)行仿真驗(yàn)證,便于直接的感受設(shè)計(jì)變化的差別,而在高速設(shè)計(jì)中,信號(hào)完整性PI/SI的前仿和后仿有很重要的作用,希望能不斷學(xué)習(xí),進(jìn)步!
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原文標(biāo)題:硬件開發(fā)者之路之--基于仿真分析的傳輸線理論初步
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