第二章传输线理论及其应用第二章传输线理论及其应用 2 1 典型的分布参数系统典型的分布参数系统 传输线传输线 2 2 传输线的物理模型和电报方程传输线的物理模型和电报方程传输线的物理模型和电报方程传输线的物理模型和电报方程 2 3 无损耗传输线方程解的物理意义无损耗传输线方程解的物理意义 2 4 信号在传输上线上多次反射过程信号在传输上线上多次反射过程2 4 信号在传输上线上多次反射过程信号在传输上线上多次反射过程 2 5 趋肤效应趋肤效应 实际传输线举例实际传输线举例2 6 实际传输线举例实际传输线举例 2 7 传输线端接方法传输线端接方法 2 8 实际应用的一些特殊情况实际应用的一些特殊情况 2 2 6 实际传输线举例实际传输线举例2 6 实际传输线举例实际传输线举例 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆是使用非常广泛的一种传输线 最常见的是一种单芯同轴电缆 它的结构如 下图所示 图中给出的是其横截面结构示意图 单芯同轴电缆实际上是一种双导体线 同轴电缆是使用非常广泛的一种传输线 最常见的是一种单芯同轴电缆 它的结构如 下图所示 图中给出的是其横截面结构示意图 单芯同轴电缆实际上是一种双导体线 中间的黑色圆心是内导体 一般由单芯 或多芯铜线构成 黑色外圈是外导体 由铜 中间的黑色圆心是内导体 一般由单芯 或多芯铜线构成 黑色外圈是外导体 由铜 介质介质 丝网组成 两导体中间是介质材料 实际的 同轴电缆 其外层导体的外边还有一层绝缘 橡胶 主要起保护作用 对同轴电缆的电特 丝网组成 两导体中间是介质材料 实际的 同轴电缆 其外层导体的外边还有一层绝缘 橡胶 主要起保护作用 对同轴电缆的电特 性影响不大性影响不大单芯同轴电缆的横截面结构示意图单芯同轴电缆的横截面结构示意图 外导体外导体 内导体内导体 性影响不大性影响不大 单芯同轴电缆的横截面结构示意图单芯同轴电缆的横截面结构示意图 频率响应好 适合于高频信号传输 频率响应好 适合于高频信号传输 制作均匀制作均匀特性阻抗致性好特性阻抗致性好 同轴电缆是性能优良的传输线 其主要优点是 同轴电缆是性能优良的传输线 其主要优点是 制作均匀制作均匀 特性阻抗特性阻抗一一致性好致性好 铜丝网构成的外导体通常使用时都接地 因而具有良好的电磁*** 能够消除外 界电磁干扰和信号串扰 铜丝网构成的外导体通常使用时都接地 因而具有良好的电磁*** 能够消除外 界电磁干扰和信号串扰 3 特性阻抗 内导体与外导体之间 特性阻抗 内导体与外导体之间 同轴电缆的特性阻抗可以由式同轴电缆的特性阻抗可以由式 2 2 6 6 1 1 计算计算 介质介质 式 2 6 1 式 2 6 1 同轴电缆的特性阻抗可以由式同轴电缆的特性阻抗可以由式 2 2 6 6 1 1 计算计算 1 2 r C d d ln 60 Z 单芯同轴电缆的横截面结构示意图单芯同轴电缆的横截面结构示意图 外导体外导体 内导体内导体 式中式中d d2 2是整个电缆的外径 是整个电缆的外径 d d1 1是内部导体 即内部铜线的直径 同轴电缆的特性阻 抗一般都是在制作时已确定 常见的特性阻抗有 是内部导体 即内部铜线的直径 同轴电缆的特性阻 抗一般都是在制作时已确定 常见的特性阻抗有 50 75 93 50 75 93 和和125 125 决定决定ZC的两个因素 的两个因素 介电常数介电常数er 中心导体直径与***中心导体直径与*** 外壳直径的比值外壳直径的比值外壳直径的比值外壳直径的比值 d2 d1 4 延迟时间延迟时间 介质介质 延迟时间延迟时间 单芯同轴电缆的横截面结构示意图单芯同轴电缆的横截面结构示意图 外导体外导体 内导体内导体 同轴电缆的延迟时间基本上只由同轴电缆的双导体间介质材料的介质常数所决同轴电缆的延迟时间基本上只由同轴电缆的双导体间介质材料的介质常数所决 定定公式公式2 2 6 6 2 2给出了单位延迟时间具体的描述给出了单位延迟时间具体的描述 单芯同轴电缆的横截面结构示意图单芯同轴电缆的横截面结构示意图 定定 公式公式2 2 6 6 2 2给出了单位延迟时间具体的描述给出了单位延迟时间具体的描述 017 1 85ftnseinpsetd 式 2 6 2 式 2 6 2 当介质材料为聚乙烯 Polyethylene 和聚四***乙烯 Teflon 时 其介质常数 e当介质材料为聚乙烯 Polyethylene 和聚四***乙烯 Teflon 时 其介质常数 er r 为为2 2 3 3 所以所以 单位延迟时间约为单位延迟时间约为 td 1 54ns ft 为为 3 3 所以所以 单位延迟时间约为单位延迟时间约为 td1 54ns ft 实验室常用的50 同轴电缆 一般采用聚乙烯为介质材料 所以 其单位延迟时间大 约为 实验室常用的50 同轴电缆 一般采用聚乙烯为介质材料 所以 其单位延迟时间大 约为t td d 5ns m 5ns m 1 1ft ft 30 48cm 30 48cm 5 电缆的带宽电缆的带宽 电缆的带宽电缆的带宽 同轴电缆的上述优点特别适合高速的数字信号传输 但然 不同速度的数字电路芯同轴电缆的上述优点特别适合高速的数字信号传输 但然 不同速度的数字电路芯 片片对于同轴电缆的带宽要求是不对于同轴电缆的带宽要求是不一一样的样的在选择同轴电缆时在选择同轴电缆时要特别注意电缆的带宽要特别注意电缆的带宽片片 对于同轴电缆的带宽要求是不样的对于同轴电缆的带宽要求是不样的 在选择同轴电缆时在选择同轴电缆时 要特别注意电缆的带宽要特别注意电缆的带宽 指标 数字电路输出信号的上升时间和带宽的关系可以近似地由式 2 6 3 给出 指标 数字电路输出信号的上升时间和带宽的关系可以近似地由式 2 6 3 给出 50 r C t f 5 0 式 2 6 3 式 2 6 3 我们可以用上式分别算出ECL10K系列 ECL10KH系列和ECLinPS系列芯片的信号 频率 注意 式2 6 3中的上升时间的定义是10 90 而在ECL逻辑中 上升时间的 定义是20 80 所以应对上升时间有一个换算 如ECLinPS电路 其典型的上升时 我们可以用上式分别算出ECL10K系列 ECL10KH系列和ECLinPS系列芯片的信号 频率 注意 式2 6 3中的上升时间的定义是10 90 而在ECL逻辑中 上升时间的 定义是20 80 所以应对上升时间有一个换算 如ECLinPS电路 其典型的上升时 间为400ps 换算到10 90 的上升时间为530ps 则按式2 6 3算出的频率带宽为 943MHz 所以应用到ECLinPS系列芯片的同轴电缆 必须其带宽要求 间为400ps 换算到10 90 的上升时间为530ps 则按式2 6 3算出的频率带宽为 943MHz 所以应用到ECLinPS系列芯片的同轴电缆 必须其带宽要求 943MHz943MHz 同轴电缆具有优良的电特性同轴电缆具有优良的电特性当电性能为系统设计时的第因素时当电性能为系统设计时的第因素时同轴电缆无疑同轴电缆无疑同轴电缆具有优良的电特性同轴电缆具有优良的电特性 当电性能为系统设计时的第当电性能为系统设计时的第一一因素时因素时 同轴电缆无疑同轴电缆无疑 是最佳的选择 同轴电缆也有其短处 造价高 体积大并且过于笨重 在构造大系统时就不得不考 是最佳的选择 同轴电缆也有其短处 造价高 体积大并且过于笨重 在构造大系统时就不得不考 虑这虑这些些因素因素 6 虑这因素虑这因素 双绞线双绞线 双绞线双绞线 考虑到同轴电缆的成本 体积和重量 当频率响应要求不是特别高时 人们往往采用双 绞线来代替同轴电缆 考虑到同轴电缆的成本 体积和重量 当频率响应要求不是特别高时 人们往往采用双 绞线来代替同轴电缆 d 导体导体导体导体 介质介质 双绞线的结构如上图所示双绞线的结构如上图所示 它是由两股相互绞在它是由两股相互绞在一一起的带外绝缘层的导线组成起的带外绝缘层的导线组成 一一般是般是 a 双绞线的横截面 b 双绞线示意图 a 双绞线的横截面 b 双绞线示意图 s 双绞线的结构如上图所示双绞线的结构如上图所示 它是由两股相互绞在起的带外绝缘层的导线组成它是由两股相互绞在起的带外绝缘层的导线组成 般是般是 用一种标准的线 用一种标准的线 AWG 24 28AWG 24 28 每英尺绞30圈构成 大约为每厘米一圈 双绞线的特点是具有相对好的频率响应和很强的抗干扰能力 这是因为双绞线的使用一 每英尺绞30圈构成 大约为每厘米一圈 双绞线的特点是具有相对好的频率响应和很强的抗干扰能力 这是因为双绞线的使用一 定是与定是与差分电路差分电路相结合相结合不同种类的差分电路均有不同种类的差分电路均有一一些驱动器和线接受器些驱动器和线接受器如如 ECL10K的的定是与定是与差分电路差分电路相结合相结合 不同种类的差分电路均有些驱动器和线接受器不同种类的差分电路均有些驱动器和线接受器 如如 ECL10K的的 MC10109 MC10115和和MC10116等 双绞线与差分电路的结合 充分利用了差分电路对共 模信号的抑制能力 将双绞线上的串扰 外界干扰和噪声都作为共模信号剔除出去 从而保 证了双绞线上所传输信号的质量 等 双绞线与差分电路的结合 充分利用了差分电路对共 模信号的抑制能力 将双绞线上的串扰 外界干扰和噪声都作为共模信号剔除出去 从而保 证了双绞线上所传输信号的质量 MECL10K和和MECL10KH系列的系列的ECL差分线***电路 差分线***电路 向模能力向模能力负向模能力负向模能力采负采负正正向向的共的共模模抑制抑制能力能力达达1V 而 而负向负向的共的共模模抑制抑制能力能力则可达则可达3V ECL采采用用负负电源供电 电源供电 双绞线的频率响应虽然不如同轴电缆好 但它的价格却低廉的多 这正是双绞线被广双绞线的频率响应虽然不如同轴电缆好 但它的价格却低廉的多 这正是双绞线被广 泛应用的第泛应用的第二二个重要的原因个重要的原因 7 泛应用的第个重要的原因泛应用的第个重要的原因 带***的双绞线带***的双绞线 多根双绞线多根双绞线 总***总*** 总***总*** 8 双绞线的特性阻抗 两线之间的阻抗 双绞线的特性阻抗 两线之间的阻抗 双绞双绞线线的的特特性阻性阻抗抗可以由可以由式式 2 6 4 计 2 6 4 计算算 导体导体导体导体 式 2 6 4 式 2 6 4 线特抗式线特抗式算算 d S ZC 2 ln 120 d s 介质介质 式中 S是两个铜导体中心之间的距离 d是铜线的直径 式中 S是两个铜导体中心之间的距离 d是铜线的直径 d r 决定决定ZC的两个因素 的两个因素 介电常数介电常数 介电常数介电常数 r 导线直径与线间距导线直径与线间距 的的比比值值 S d的值的值 9 导体导体导体导体 双绞线的延迟时间双绞线的延迟时间 d s 介质介质 双绞线的单位延迟时间计算公式与同轴电缆的相同 可以由式双绞线的单位延迟时间计算公式与同轴电缆的相同 可以由式 2 2 6 6 2 2 计算计算 对于上述的每英尺对于上述的每英尺3030圈的标准双绞线圈的标准双绞线 其特性阻其特性阻 2 2 6 6 2 2 计算计算 对于上述的每英尺对于上述的每英尺3030圈的标准双绞线圈的标准双绞线 其特性阻其特性阻 抗为抗为110 110 单位延迟时间约为 单位延迟时间约为td 4 4ns m 017 1 85ftnseinpsetd 10 PCB板微带线 MicrostripPCB板微带线 Microstrip 微带线的结构如下图所示微带线的结构如下图所示 其底部是地面板其底部是地面板 中间是介质层中间是介质层 最上面是信号连线最上面是信号连线 微带线的结构如下图所示微带线的结构如下图所示 其底部是地面板其底部是地面板 中间是介质层中间是介质层 最上面是信号连线最上面是信号连线 信号连线的宽度为信号连线的宽度为w w 高度为 高度为t t 也就是人们常说的覆铜的厚度 介质层厚为 也就是人们常说的覆铜的厚度 介质层厚为h h 特性阻抗特性阻抗 t w 特性阻抗特性阻抗 微带线的特性阻抗可以由式 2 6 5 计算 微带线的特性阻抗可以由式 2 6 5 计算 h tw h e Z r C 8 0 98 5 41 1 87 式 2 6 5式 2 6 5 微带线的横截面微带线的横截面 当连线的宽 高比在0 1当连线的宽 高比在0 1 2 0之间 介质常数在1 15之间时 用式 2 6 5 计2 0之间 介质常数在1 15之间时 用式 2 6 5 计 算特性阻抗算特性阻抗误差为误差为 5 5 另外另外为了减少电场的影响为了减少电场的影响使用式使用式 2 2 6 6 5 5 时时应应 r 算特性阻抗算特性阻抗 误差为误差为 5 5 另外另外 为了减少电场的影响为了减少电场的影响 使用式使用式 2 2 6 6 5 5 时时 应应 注意地面层的宽度应远大于连线的宽度 至少要比连线的各边沿处都宽出一个连线的 宽度 注意地面层的宽度应远大于连线的宽度 至少要比连线的各边沿处都宽出一个连线的 宽度 11 特性阻抗讨论特性阻抗讨论 介质厚度介质厚度 tw h e Z r C 8 0 98 5 41 1 87 线宽线宽 式 2 6 6 式 2 6 6 覆铜厚度覆铜厚度 线宽线宽 微带线特性阻抗与线宽的关系微带线特性阻抗与线宽的关系 上图给出了在几个不同的介质层厚度条件下 特性阻抗Z上图给出了在几个不同的介质层厚度条件下 特性阻抗ZC C与线宽与线宽W W的关系曲线 由图 可以看出 连线越宽 特性阻抗越小 并且介质层越厚 特性阻抗越大 的关系曲线 由图 可以看出 连线越宽 特性阻抗越小 并且介质层越厚 特性阻抗越大 12 特性阻抗讨论特性阻抗讨论 h tw h e Z r C 8 0 98 5 41 1 87 右边的图给出了连线的分布电容分右边的图给出了连线的分布电容分 别与线宽和特性阻抗的关系曲线别与线宽和特性阻抗的关系曲线 分布分布电电容与线宽和介质层厚度的关系容与线宽和介质层厚度的关系 w 别与线宽和特性阻抗的关系曲线别与线宽和特性阻抗的关系曲线 同样从图中的曲线可以看出 连线 越宽 分布电容越大 而介质层越厚 同样从图中的曲线可以看出 连线 越宽 分布电容越大 而介质层越厚 分布电容则越小分布电容则越小 分布容与线宽和介质层厚度的关系分布容与线宽和介质层厚度的关系 分布电容则越小分布电容则越小 注意 右下图中的曲线表明特性阻抗注意 右下图中的曲线表明特性阻抗 则随分布电容反变化则随分布电容反变化这正与这正与 特性阻抗与分布电容的关系特性阻抗与分布电容的关系 Z0 CLZC 则随分布电容反变化则随分布电容反变化 这正与这正与 公式相吻合 公式相吻合 13 特性阻抗与分布电容的关系特性阻抗与分布电容的关系 C 微带线的单位延迟时间微带线的单位延迟时间 微带线的单位延迟时间可以由公式微带线的单位延迟时间可以由公式 2 2 6 6 7 7 计算计算 式式 微带线的单位延迟时间可以由公式微带线的单位延迟时间可以由公式 2 2 6 6 7 7 计算计算 67 0475 085inpset rd 式式 2 6 7 2 6 7 67 0475 0017 1ftnser 右图给出了传输延迟右图给出了传输延迟 t t 与介质常数与介质常数e e 注意 这里单位延迟时间也只与介质常数相关 与 微带线的宽度和厚度无关 注意 这里单位延迟时间也只与介质常数相关 与 微带线的宽度和厚度无关 右图给出了传输延迟右图给出了传输延迟 t td d 与介质常数与介质常数e er r 的关系曲线 对于常用的G 10环氧树脂板 Fiberglass Epoxy PCB 其介质常数约 等于 的关系曲线 对于常用的G 10环氧树脂板 Fiberglass Epoxy PCB 其介质常数约 等于4 84 8 所以单位延迟时间为 所以单位延迟时间为 t td d 1 77ns ft 1 77ns ft 大约为 大约为 t td d 5 9ns m 5 9ns m 传输延迟与介质常数的关系曲线传输延迟与介质常数的关系曲线 14 PCB板带状线 Strip Line PCB板带状线 Strip Line 下图给出了下图给出了一一个带状线的结构示意图个带状线的结构示意图 同双层电路板连线类似同双层电路板连线类似 多层带状线的线多层带状线的线下图给出了下图给出了个带状线的结构示意图个带状线的结构示意图同双层电路板连线类似同双层电路板连线类似多层带状线的线多层带状线的线 宽和厚度分别由宽和厚度分别由w w和和t t表示 上下两层地面层 或电源层 之间的介质厚度由表示 上下两层地面层 或电源层 之间的介质厚度由b b表示 表示 特性阻抗特性阻抗 则带状线的特性阻抗则带状线的特性阻抗ZC可以由可以由 带状线的结构示意图带状线的结构示意图 则带状线的特性阻抗则带状线的特性阻抗ZC可以由可以由 公式 2 6 8 计算 公式 2 6 8 计算 带状线的结构示意图带状线的结构示意图 b tw b e Z r C 9160 8 0 67 0 4 ln 60 式 2 6 8 式 2 6 8 tw b er8 0 9 1 ln 60 15 带状线特性阻抗讨论带状线特性阻抗讨论 b460 b tw b e Z r c 9 1 ln 60 8 0 67 0 4 ln 60 twer8 0 ln 右图给出了在几个不同的介质层 厚度条件下 特性阻抗Z 右图给出了在几个不同的介质层 厚度条件下 特性阻抗ZC C与线宽与线宽w w的关 系曲线 由图可以看出 连线越宽 的关 系曲线 由图可以看出 连线越宽 特性阻抗越小特性阻抗越小并且介质层越厚并且介质层越厚特特 带状线特性阻抗与线宽w的关系曲线带状线特性阻抗与线宽w的关系曲线 w 特性阻抗越小特性阻抗越小 并且介质层越厚并且介质层越厚 特特 性阻抗越大 性阻抗越大 16 带状线特性阻抗讨论带状线特性阻抗讨论 b460 b tw b e Z r c 9160 8 0 67 0 4 ln 60 tw b er8 0 9 1 ln 60 分布电容与线宽和介质层厚度的关系分布电容与线宽和介质层厚度的关系 w 右上图给出了在几个不同的介质层厚 度条件下 连线分布电容与线宽w的关系 右上图给出了在几个不同的介质层厚 度条件下 连线分布电容与线宽w的关系 曲线曲线由图可以看出由图可以看出带状线连线与介质带状线连线与介质曲线曲线 由图可以看出由图可以看出 带状线连线与介质带状线连线与介质 层厚度的关系同微带线是类似的 层厚度的关系同微带线是类似的 右下图给出了带状线连线的分布电容 与特性阻抗的关系曲线 情形也与微带状 线中的关系是类似的 右下图给出了带状线连线的分布电容 与特性阻抗的关系曲线 情形也与微带状 线中的关系是类似的 Z0 17 特性阻抗与分布电容的关系特性阻抗与分布电容的关系 带状线的单位延迟时间带状线的单位延迟时间 带状线带状线的单位延迟时间可以由的单位延迟时间可以由公式公式 2 6 9 计 2 6 9 计算算 式 2 6 9 式 2 6 9 带状线公式带状线公式算算 85inpsetd 016 1ftnser 同微带线一样 带状线的单位延迟时间同微带线一样 带状线的单位延迟时间td也只与也只与 介质常数介质常数er相关相关 与带状线的宽度和厚度无关与带状线的宽度和厚度无关 右图给出了传输延迟 右图给出了传输延迟 t td d 与介质常数 与介质常数e er r 的关系曲线 对于常用的G 10环氧树脂板的关系曲线 对于常用的G 10环氧树脂板 介介 介质常数介质常数er相关相关 与带状线的宽度和厚度无关与带状线的宽度和厚度无关 Fiberglass Epoxy PCB 其 Fiberglass Epoxy PCB 其介介质常数约 等于 质常数约 等于4 84 8 所以单位延迟时间为 所以单位延迟时间为 t td d 2 23ns ft 2 23ns ft 大约为 大约为t td d 7 42ns m 7 42ns m 然然带状线的传输时间大微带带状线的传输时间大微带显显然然 带状线的传输带状线的传输延迟延迟时间时间要要大大于于微带微带 线的传输延迟时间 因此 若需要较小的传 输延迟时间 应使用介质常数小的介质材料 线的传输延迟时间 因此 若需要较小的传 输延迟时间 应使用介质常数小的介质材料 带状线传输延迟与介质常数的关系曲线带状线传输延迟与介质常数的关系曲线 t t 5 9ns m 5 9ns m 18 t td d 5 5 9ns m9ns m 差分差分PCBPCB板连线板连线 差分差分PCBPCB板连线板连线 近十年来 随着数字系统的时钟速率迅速提高 差分信号的使用越来越多 近十年来 随着数字系统的时钟速率迅速提高 差分信号的使用越来越多 ECL PECL LVECL LVPECL和和LVDS技术已在电路设计中广泛使用技术已在电路设计中广泛使用 与单端信号相比 差分信号的传输具有许多优点 与单端信号相比 差分信号的传输具有许多优点 差分电路是差分电路是一一种结构对称的电路种结构对称的电路 互补输出互补输出 当逻辑变化时当逻辑变化时由电源流入差分电由电源流入差分电 LVECL LVPECL和和LVDS技术已在电路设计中广泛使用技术已在电路设计中广泛使用 差分电路是种结构对称的电路差分电路是种结构对称的电路 互补输出互补输出 当逻辑变化时当逻辑变化时 由电源流入差分电由电源流入差分电 路的电流 即回流到地的电流 几乎不变 即电路所需的电源电流基本是恒定的 地反弹 路的电流 即回流到地的电流 几乎不变 即电路所需的电源电流基本是恒定的 地反弹 Ground BounceGround Bounce 噪声最小 噪声最小 差分电路对共模信号有较强的抑制作用 使信号受到噪声和串扰的影响减小 差分电路对共模信号有较强的抑制作用 使信号受到噪声和串扰的影响减小 在一定程度上说 差分线中信号的幅度相同 相位相反 抵消了对外的辐射 容易 满足电磁兼容性的要求 如下图所示 在一定程度上说 差分线中信号的幅度相同 相位相反 抵消了对外的辐射 容易 满足电磁兼容性的要求 如下图所示 19 差分线的结构示意图差分线的结构示意图 差分传输线的基本耦合形式差分传输线的基本耦合形式差分传输线的基本耦合形式差分传输线的基本耦合形式 差分传输线的特性 如特性阻抗 与差分信号的耦合方式有关 差分传输线的基差分传输线的特性 如特性阻抗 与差分信号的耦合方式有关 差分传输线的基 本耦合形式有两种本耦合形式有两种 本耦合形式有两种本耦合形式有两种 边沿耦合边沿耦合 edge coupled 简称为 edge coupled 简称为边耦合 边耦合 宽面耦合宽面耦合 broad side coupled 简称为 broad side coupled 简称为宽耦合宽耦合 宽面耦合宽面耦合 边沿耦合边沿耦合 两种耦合的几何构成两种耦合的几何构成 对两种耦合方式究竟哪一种更好一直在讨论中 各有不同的理由和依据 但所有 的设计者都同意 在1 2Gbps范围内 这两种耦合方式的差别是不显著的 由于沿耦 合的工艺相对简单 成本相对低 因而大多数人们更愿意采用沿耦合方式进行设计 对两种耦合方式究竟哪一种更好一直在讨论中 各有不同的理由和依据 但所有 的设计者都同意 在1 2Gbps范围内 这两种耦合方式的差别是不显著的 由于沿耦 合的工艺相对简单 成本相对低 因而大多数人们更愿意采用沿耦合方式进行设计 20 差分传输线边沿耦合差分传输线边沿耦合的特性阻抗的特性阻抗差分传输线边沿耦合差分传输线边沿耦合的特性阻抗的特性阻抗 差分传输线边沿耦合结构也分两种 微带线类型的边沿耦合结构和带状线类型的差分传输线边沿耦合结构也分两种 微带线类型的边沿耦合结构和带状线类型的 边沿耦合结构边沿耦合结构两种类型的几何构成如下图所示两种类型的几何构成如下图所示边沿耦合结构边沿耦合结构 两种类型的几何构成如下图所示两种类型的几何构成如下图所示 两种类型的边沿耦合的特性阻抗计算由以下的公式给出 两种类型的边沿耦合的特性阻抗计算由以下的公式给出 S 48 01 2 96 0 h S CDIFF eZZ 37401 2 9 2 h S ZZ 微带线类型的边沿耦合结构微带线类型的边沿耦合结构 带状线类型的边沿耦合结构带状线类型的边沿耦合结构 374 01 2 h CDIFF eZZ 带状线类型的边沿耦合结构带状线类型的边沿耦合结构 这里 这里 ZC指的是单线传输线时的特性阻抗 注意 当指的是单线传输线时的特性阻抗 注意 当S 12milS 12mil时 应用时 应用0 7480 748代替代替0 3740 374 21 差分传输线宽面耦合的特性阻抗差分传输线宽面耦合的特性阻抗 差分传输线宽面耦合的几何构成如下图所示差分传输线宽面耦合的几何构成如下图所示差分传输线宽面耦合的几何构成如下图所示差分传输线宽面耦合的几何构成如下图所示 1 2 9 1 ln 80hth Z 4 1 8 0 ln tShtW Z r DIFF 22 2 7 传输线端接方法传输线端接方法2 7 传输线端接方法传输线端接方法 一 串联匹配一 串联匹配 1 串联匹配原理1 串联匹配原理 串联匹配方法是在驱动门电路输出端与传输线串联匹配方法是在驱动门电路输出端与传输线 输入端输入端之间串入个小电阻之间串入个小电阻R R使得使得R R 的阻值加上的阻值加上输入端输入端之间串入之间串入一一个小电阻个小电阻R RS S 使得使得R RS S的阻值加上的阻值加上 驱动门电路的输出阻抗驱动门电路的输出阻抗r r0 0阻值等于特性阻抗阻值等于特性阻抗Z ZC C的阻 滞 右图显示的是一个ECL电路的串联匹配电路 的阻 滞 右图显示的是一个ECL电路的串联匹配电路 其方法对其他数字逻辑电路也是适用的其方法对其他数字逻辑电路也是适用的 其方法对其他数字逻辑电路也是适用的其方法对其他数字逻辑电路也是适用的 RE是下拉电阻 一般应大大于是下拉电阻 一般应大大于RS 串联匹配方法的 基本考虑是要求始端匹配 所以从 串联匹配方法的 基本考虑是要求始端匹配 所以从B点向点向A点处看的等效点处看的等效 电阻应等于特性阻抗电阻应等于特性阻抗ZC 因此因此 要求电阻应满足要求电阻应满足 0 rZR CS 电阻应等于特性阻抗电阻应等于特性阻抗ZC 因此因此 要求电阻应满足要求电阻应满足 串联匹配原理图串联匹配原理图 其中其中r0是数字集成门电路的输出阻抗 大约为几个 几十是数字集成门电路的输出阻抗 大约为几个 几十 如如 ECL10K系列为ECL10K系列为7 而 在终端C点 由于一般集成门电路的输入阻抗都较高 可看成开路 设Z 而 在终端C点 由于一般集成门电路的输入阻抗都较高 可看成开路 设ZC C 75 门电路 为 ECL 75 门电路 为 ECL10K系列集成电路 系列集成电路 r0为7 输入阻抗为为7 输入阻抗为50K 则有 则有 R RS S 75 7 68 75 7 68 23 串联匹配的效果串联匹配的效果 串联匹配波形串联匹配波形 仿真测量点仿真测量点 串联匹配波形串联匹配波形 24 串联的特点串联的特点2 2 串联串联匹配匹配的特点的特点 匹配简单匹配简单 节省功耗节省功耗 只需一个串联电阻 只需一个串联电阻 在2T在2TD D时间内 其电流I V 2Z时间内 其电流I V 2ZC C 而在 2T 而在 2TD D以后的稳态时间中 由于后级电路的输入阻 抗很高 相当于开路 可以认为稳态电流很小 以后的稳态时间中 由于后级电路的输入阻 抗很高 相当于开路 可以认为稳态电流很小 因此因此串联匹配电阻只有在串联匹配电阻只有在2T2T 内有较大的功耗内有较大的功耗因此因此 串联匹配电阻只有在串联匹配电阻只有在2T2TD D内有较大的功耗内有较大的功耗 稳态时很小 在2T 稳态时很小 在2TD D内的功耗可以由式 2 7 1 计算 内的功耗可以由式 2 7 1 计算 22 D S D C D C D T rR V T Z V
免责声明：
1. 《第二章 传输线理论及其应用（3)》内容来源于互联网，版权归原著者或相关公司所有。
2. 若《86561825文库网》收录的文本内容侵犯了您的权益或隐私，请立即通知我们删除。
