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技術(shù)專(zhuān)題
傳輸線(xiàn)阻抗：六個(gè)重要值
當查看各種傳輸線(xiàn)阻抗值時(shí)，特征阻抗和差分阻抗通常是兩個(gè)重要的值，因為這是信令標準中通常指定的兩個(gè)重要值。但是，實(shí)際上有六個(gè)傳輸線(xiàn)阻抗值在PCB設計中很重要
在許多文章和教科書(shū)中都可以輕松找到特性阻抗方程，但其他常見(jiàn)的傳輸線(xiàn)阻抗值則更難計算。這種困難的原因是它依賴(lài)于多條傳輸線(xiàn)的布置以及它們之間的耦合強度。另一個(gè)典型的阻抗值是輸入阻抗，它取決于線(xiàn)路的長(cháng)度和任何阻抗失配。
傳輸線(xiàn)阻抗值
這是重要的傳輸線(xiàn)阻抗值，應理解為PCB設計和布線(xiàn)的一部分。
特性阻抗
如果您使用Google術(shù)語(yǔ)“傳輸線(xiàn)阻抗”，則特征阻抗的定義是最有可能在搜索結果的第一頁(yè)上看到的結果。大多數設計人員可能熟悉在集總電路模型中定義的特性阻抗。該模型返回以下流行的特征阻抗公式：
傳輸線(xiàn)的等效電路模型和特性阻抗。
在足夠高的頻率或足夠低的損耗下，特性阻抗將變成純電阻性，并收斂于以下值：
高頻極限中傳輸線(xiàn)的特征阻抗
請注意，這里已忽略了趨膚效應，該效應適用于高達1 GHz的數字信號帶寬。您可以使用標準公式針對不同的走線(xiàn)幾何形狀，從傳播延遲和特性阻抗中得出L和C的值。然后，您可以使用這些電路值來(lái)優(yōu)化走線(xiàn)寬度和電感，并最大程度地減小瞬態(tài)振鈴。
特征阻抗有時(shí)稱(chēng)為“電涌阻抗”，與術(shù)語(yǔ)“電涌阻抗負載”有關(guān)。電力系統工程師經(jīng)常使用此術(shù)語(yǔ)來(lái)量化跨傳輸線(xiàn)傳輸并在負載下看到的功率。
偶數模式和奇數模式阻抗
兩條彼此足夠靠近的傳輸線(xiàn)會(huì )經(jīng)歷電容性和電感性耦合。這種耦合通常決定串擾，但它也會(huì )修改每條線(xiàn)上的信號所看到的阻抗。當以共模（相同幅度，相同極性）驅動(dòng)耦合線(xiàn)時(shí)，偶數模式阻抗是在一對信號傳輸線(xiàn)上傳輸的信號所看到的阻抗。當以差分模式（相同幅度，相同極性）驅動(dòng)線(xiàn)時(shí)，適用類(lèi)似定義：
兩根耦合傳輸線(xiàn)的偶數和奇數模式阻抗值
注意，偶數和奇數模式傳輸線(xiàn)的阻抗值是根據Z參數為一對耦合的傳輸線(xiàn)定義的：
傳輸線(xiàn)阻抗的Z參數
Z矩陣（也稱(chēng)為阻抗參數）可以輕松轉換為S參數。它也可以推廣到具有共?；虿罘烛寗?dòng)的多條耦合傳輸線(xiàn)。
共模和差分阻抗
共模和差模阻抗值與偶數和奇數模態(tài)阻抗值有關(guān)。通常為差分對的阻抗匹配指定差分阻抗值，而不是奇數模式阻抗。差分對阻抗取決于特性阻抗和差分對兩端之間的間距。除在共模驅動(dòng)下會(huì )產(chǎn)生共模阻抗外，這也適用于共模阻抗。
差分和共模阻抗值。
從物理上講，差分阻抗是在以差分模式驅動(dòng)該對時(shí)，在兩條耦合的傳輸線(xiàn)之間測得的阻抗。類(lèi)似地，共模阻抗是當一對以共模方式驅動(dòng)時(shí)在兩條耦合的傳輸線(xiàn)之間測得的阻抗。
輸入阻抗
該傳輸線(xiàn)阻抗值在阻抗匹配中很重要，可以用來(lái)量化傳輸線(xiàn)何時(shí)超過(guò)臨界長(cháng)度；請看鏈接文章，了解如何量化允許的阻抗失配。無(wú)需重復該文章中的所有內容，輸入阻抗取決于特性阻抗，傳播常數，負載阻抗和傳輸線(xiàn)的長(cháng)度：
傳輸線(xiàn)輸入阻抗。
集成傳輸線(xiàn)阻抗計算器
這里提供了幾個(gè)方程式，這些方程式描述了不考慮實(shí)際PCB復雜幾何形狀的理想情況。但是，在設計傳輸線(xiàn)時(shí)，它們仍然是一個(gè)不錯的起點(diǎn)。電路模型可用于根據互電容和電感來(lái)近似估算線(xiàn)路之間的耦合，然后可用于確定偶數/奇數和公共/差分阻抗值。
當您需要極其精確的傳輸線(xiàn)阻抗計算時(shí)，您需要使用具有集成電磁場(chǎng)求解器的路徑。這為您提供了使用實(shí)際PCB時(shí)非常精確的阻抗結果以及上升沿和下降沿的信號行為。這很好地解決了無(wú)法引入電路模型的復雜寄生現象，并允許設計人員考慮沿耦合傳輸線(xiàn)長(cháng)度的長(cháng)度調整幾何。