PCB傳輸線原理

　　在電路設計的各種場合里都能接觸到傳輸線這一術語。顯然，傳輸線是信號完整性分析當中重點考察的元件之一，很多分析都建立在此基礎上。

　　那么，什么是傳輸線呢？工程應用所遇到的金屬導線、波導、同軸線和PCB走線鄒是傳軒翁線。傳輸線通常被定義為一個適合在兩個或多個終端間有效傳輸電能量或電信號竹傳輸統。傳輸線兩條導線中的一條稱為信號路徑，另一條稱為電流返回路徑，如圖所示。

　　信號在傳輸線上的行為是怎樣的呢？做個類似的比喻：電信號在傳輸線的傳送方式就如水流經一根長的方形管子一樣，而且是以波浪的形式流過管子，電信號也是以波的形式沿傳輸線傳送。另外，水流過—定長度的管子需要一定的時間，那么電信號也將花一定時間沿傳輸線傳送。進一步而言，水在管中的高度正如傳輸線上的電壓，而電流的大小則可比做水的流量。

　　PCB傳輸線參數

　　傳輸線有兩個非常重要的特征：特征阻抗和時延。可以利用這兩個特征來預測和描述信號與傳輸線的大多數相互行為。

　　特征阻抗描述了信號沿傳輸線傳播時所受到的瞬態阻抗，它是傳輸線的固有屬性，僅和傳輸線的單位長度上的分布電感L、分布電容C、材料特性和介電常數有關，與傳輸線長度無關。寬度變化的導線沒有固定的特征阻抗，只有導線的幾何結構和材料特性保持不變，那么傳輸線的特征阻抗就是恒定的。

　　傳輸線的特征阻抗為

　　在傳輸線理論書籍中，更完整的特征阻抗表達方式為

　　式中，R，G分別為阻抗和導納；ω為信號角頻率。因為R和G都比其他項要小得多，通常特征阻抗近似為式（3－2）即可，僅在甚高頻或線路有極大損耗時，阻抗R和導納G分量才變得重要。

　　另外，有損線還可導出更復雜的特征阻抗，其中含有虛部分量。不過在工程設計中，只考慮特征阻抗的幅值。直接給出在PCB中常見的微帶線和對稱帶狀線的近似計算公式，如圖所示。

　　圖A為微帶線、B為對稱帶狀線

　　時延的概念比較容易理解，即信號傳輸經過整個線長所用的時間總量，在時序分析里將詳細介紹傳播速度和時間有關的知識，這里直接給出時延的計算公式：

　　其中，td表示時延；ι表示傳輸線長度；υ表示信號的傳輸速度。