特征阻抗（特性阻抗）：解析

特征阻抗：

信号频率： 如果传输线上传输的信号是低频信号，假设是1KHz，那么信号的波长就是300公里(假设信号速度为光速)，即使传输线的长度有1米长，相对于信号来说还是很短的，对信号来说传输线可以看成短路，传输线对信号的影响是很小的。但是对于高速信号来说，假设信号频率提高到300MHz，信号波长就减小到1米，这时候1米的传输线和信号的波长已经完全可以比较，在传输线上就会存在波动效应，在传输线上的不同点上的电压电流就会不同。在这种情况下，我们就不能忽略传输线对信号造成的影响。传输线相对信号来说就是一段长线，我们要用长线传输里的理论来解决问题。     高频时 传输线理论不可忽视。 

传输线：

1、传输线由两条一定长度导线组成，一条是信号传播路径，另一条是信号返回路径。

2、传输线也是一种理想的电路元件，用于仿真效果比较好，在实际概念中比较复杂；

3、传输线有两个很重要的特征：特征阻抗和时延。

传输线：1、电缆 双绞线    

               2、PCB中的   微带线（PCB外层的走线，只有一个参考平面 ）   传输速度更快  空气相对介电常数小。

                                    带状线  (介于两个参考平面之间的内层走线)

信号的传播速度取决于材料的介电常数和材料的分布。

微带线中的阻抗：

带状线中的阻抗：

 

Polar SI9000进行特征阻抗计算。

 

将传输线始端的输入阻抗简称为阻抗

将信号随时遇到的及时阻抗称为瞬时阻抗

如果传输线具有恒定不变的瞬时阻抗，就称之为传输线的特性阻抗

和电阻，电容，电感一样，传输线也是一种理想的电路元件，但是其特性却大不相同，用于仿真效果较好，但电路概念却比较复杂

什么是特征阻抗：

特征阻抗就属于长线传输中的一个概念。信号在传输线中传输的过程中，在信号到达的一个点，传输线和参考平面之间会形成电场，由于电场的存在，会产生一个瞬间的小电流，这个小电流在传输线中的每一点都存在。同时信号也存在一定的电压，这样在信号传输过程中，传输线的每一点就会等效成一个电阻，这个电阻就是我们提到的传输线的特征阻抗.。

信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。

特征阻抗如何计算：     特征阻抗是对于交流信号(或者说高频信号)来说的

PCB走线中特征阻抗计算公式：

                                                                   

L是单位长度传输线的固有电感，C是单位长度传输线的固有电容

要改变传输线的特征阻抗就要改变单位长度传输线的固有电感和电容。

影响传输线特征阻抗的几个因素：

a. 线宽与特征阻抗成反比。增加线宽相当于增大电容，也就减小了特征阻抗，反之亦然

b. 介电常数与特征阻抗成反比。同样提高介电常数相当于增大电容，减小特征阻抗；电容 C=εS/4πkd

c. 传输线到参考平面的距离与特征阻抗成正比。减小传输线与参考平面的距离相当于增大了电容，这样也就减小了特征阻抗。

d.传输线的长度与特征阻抗没有关系。通过公式可以看出来L和C都是单位长度传输线的参数，与传输线的长度并没有关系

e. 线径与特征阻抗成反比。由于高频信号的趋肤效应，影响较其他因素小.

特征阻抗和频率无关：             与线长无关  

 

减小特征阻抗：  增加线宽   减小介质层厚度 减小走线到参考层距离

                       选用高介电常数材料    增加走线铜皮厚度   

差分走线中的线间距也影响特征阻抗，间距越小 特征阻抗越小。

 

典型的特征阻抗：

USB的特征阻抗  90Ω       

网口特征阻抗100Ω

通常PCB走线用 50Ohm 阻抗   

工程上同轴电缆的特征阻抗取值通常为75ohm  或50ohm  。