【導(dǎo)讀】如果PCB上線(xiàn)條的厚度和寬度不變，并且走線(xiàn)和返回平面間距離不變，那么信號(hào)感受到的瞬態(tài)阻抗就不變，傳輸線(xiàn)是均勻的。對(duì)于均勻傳輸線(xiàn)，恒定的瞬態(tài)阻抗說(shuō)明了傳輸線(xiàn)的特性，稱(chēng)為特性阻抗。
阻抗的均勻穩(wěn)定，對(duì)信號(hào)的傳輸至關(guān)重要，所以，本文聊一聊阻抗。
瞬態(tài)阻抗
當(dāng)信號(hào)在傳輸線(xiàn)上傳播時(shí)，信號(hào)感受到的瞬態(tài)阻抗與單位長(zhǎng)度電容和材料的介電常數(shù)有關(guān)，可表示為：
這個(gè)公式的推導(dǎo)過(guò)程如
而電流的推導(dǎo)可以由以下式子求得：
如果PCB上線(xiàn)條的厚度和寬度不變，并且走線(xiàn)和返回平面間距離不變，那么信號(hào)感受到的瞬態(tài)阻抗就不變，傳輸線(xiàn)是均勻的。對(duì)于均勻傳輸線(xiàn)，恒定的瞬態(tài)阻抗說(shuō)明了傳輸線(xiàn)的特性，稱(chēng)為特性阻抗。
2. 特性阻抗
對(duì)于均勻傳輸線(xiàn)，當(dāng)信號(hào)在上面?zhèn)鞑r(shí)，在任何一處受到的瞬態(tài)阻抗都是相同的。在瞬態(tài)阻抗不變時(shí)，我們將其稱(chēng)為特性阻抗。
傳輸線(xiàn)的特性阻抗Z0定義為線(xiàn)上任意點(diǎn)的電壓和電流的比值，即Z0=V/I. 由電報(bào)方程可以推導(dǎo)出阻抗的經(jīng)典計(jì)算公式：
如果PCB上線(xiàn)條的厚度增大或者寬度增加，單位長(zhǎng)度電容增加，特性阻抗就變小。同樣，走線(xiàn)和返回平面間距離減小，電容增大，特性阻抗也減小。其中，R、L、G、C分別表示單位長(zhǎng)度的電阻、電感、電導(dǎo)和電容。通常，因?yàn)镽和G都比其他項(xiàng)要小得多而忽略不計(jì)，特征阻抗近似為
重要推導(dǎo)之一：50 歐姆阻抗的計(jì)算由來(lái)
由特性阻抗的公式，可以看出只要傳輸線(xiàn)的橫截面和材料特性這兩個(gè)參數(shù)保持不變，信號(hào)受到的瞬態(tài)阻抗就是一個(gè)常數(shù)。由于信號(hào)的的速度取決于材料特性，所以，可以得出傳輸線(xiàn)單位長(zhǎng)度電容和瞬態(tài)阻抗的關(guān)系。例如，若介電常數(shù)為4，單位長(zhǎng)度電容為3.3pf/in，則傳輸線(xiàn)的瞬態(tài)阻抗為，
重要推導(dǎo)之二：自由空間的特性阻抗
一個(gè)很重要的特性阻抗就是自由空間的特性阻抗，也叫自由空間的波阻抗，在EMC中非常重要。自由空間特性阻抗為 。
重要推導(dǎo)之三：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度電容與單位長(zhǎng)度電感
FR4板材的PCB板上，特性阻抗傳輸線(xiàn)另一個(gè)特性是：
單位長(zhǎng)度電容=3.3pF/in
單位長(zhǎng)度電感=8.3nH/i
解這些特殊的特性阻抗，對(duì)于設(shè)計(jì)電路板有重要的參考意義，能讓我們?cè)谥谱麟娐非坝袀€(gè)直覺(jué)的認(rèn)識(shí)。
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