PCB设计中传输线特征阻抗的计算

 

做好PCB设计，要设计出合格的PCB板，就必须懂得传输线特征阻抗的计算，下面就是传输线特征阻抗的计算方法。

信号在传输过程中看到的瞬间阻抗的值。信号在每一个传播间隔里看到的阻抗Z有同基本的关于阻抗的定义一致

Z=V/I

这里的电压V是指加入到传输线上的信号电压，而电流I是指在每一个时间间隔δt内从电池中得到的电荷总量δQ，所以I=δQ/δt

流入传输线中的电荷（这些电荷最终来自信号源），用于将信号在传播过程中新增的信号线与返回通路之间构成的电容δC充电至电压V，所以δQ=VδC

我们可以将信号在传播过程中每行进一定的距离而导致的电容同传输线单位长度上的电容值CL以及信号在传输线上传播的速度U联系起来。同时信号传播的距离是速度U乘以时间间隔δt。所以C= CL U δt

将以上所有的等式结合起来，我们可以推导出来瞬间阻抗为：

Z=V/I=V/（δQ/δt）=V/（VδC/δt）=V/（V　CL U δt /δt）=1/（CL U）

可以看到瞬间阻抗同单位传输线长度上的电容值以及信号传输的速度有关。同样也可以人为这就是传输线特征阻抗的定义。为了将特征阻抗从实际阻抗Ｚ中区分开来，特意为特征阻抗加入一个下标０，从上面的推导中已经得到了信号传输线的特征阻抗：

Ｚ０＝１／（CL U）

如果传输线上单位长度的电容值以及信号在传输线上传播的速度保持为常量，那么该传输线就在其长度范围内具有恒定不变的特征阻抗，这样的传输线就称之为受控阻抗的传输线。

从以上简要的说明中看出，关于电容的一些直观的认识可以同新发现的特征阻抗的直观的认识联系起来。换句话说，如果把PCB中的信号连线拓宽，那么传输线单位长度上的电容值就会增大，而传输线的特征阻抗就可以降低。这样我们就可以在中保证合理的传输线特征阻抗值。