pcb layout 阻抗 匹配 反射 直角
本贴主要介绍pcb设计过程中涉及到的阻抗相关知识,包括高速pcb与传统pcb信号传输考虑问题的区别,反射的成因,以及
避免直角走线的原因。
1、区别
在传统PCB设计过程中,我们认为信号的传输是很快的,比如我们《电路》书中分析问题的思路,通常认为电路是集总参数模型,即信号的传输很快。但是在高速信号传输过程中就会有区别,比如图1,信号从A点向B点传输是一个过程,信号是一点一点传输的,不是瞬间到达,那么在传输过程中就要考虑信号传输的环境,保证信号的质量。信号是以电磁波的形式在传输导体中传播的,传输速度是
介质中的光速。图1中的是信号路径,返回路径(参考平面)图中未画出,信号路径和返回路径共同构成信号传输的导体。
图1 信号的传输过程
2、反射
我们继续看图1,通常我们认为一根导线上的电压是相同的,即Ua=Ub=U,而一根导线上的电流也是相同的,即Ia=Ib=I,因而得出结论,A和B的电阻也应该一样,即Ua/Ia=Ub/Ib=Z,但是图1中,A和B线宽不同,(电阻和面积厚度等因素有关)导致电阻不同,和我们刚才的分析互斥,没有自洽性。根据,理想传输线的模型(L与C),重新列方程,可以得到电压传输的电报方程的解。V=k1*V1+k2*V2。V1和V2是前向传输电压和后向传输电压,这样在遇到阻抗变化时,对刚才的互斥矛盾才有了合理的解释(也有别的解释方法)。反射系数要记住:
i=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)
3、避免直角
图2中信号从A到B传播,线宽为10mil,那么在直角转折点处,从传输的信号的角度看,相当于线宽突然加宽,因而阻抗突变,进而产生反射。所以一般应该尽量避免直角走线(有时千万不走直角,有时直角无所谓,有时最好走直角,具体问题具体分析,)