PCB技术在高速设计中的特性阻抗问题 (2)

特性阻抗的计算

　　简单的特性阻抗模型：Z=V/I，Z代表信号传递过程中每一步的阻抗，V代表信号进入传输线时的电压，I代表电流。I=±Q/±t，Q代表电量，t代表每一步的时间。

　　电量（来源于电池）：±Q=±C×V，C代表电容，V代表电压。电容可以用传输线单位长度容量CL和信号传递速度v来推导。单位引脚的长度值当作速度，再乘以每步所需时间t， 则得到公式： ±C=CL×v×（±）t.综合以上各项，我们可以得出特性阻抗：Z=V/I=V/（±Q/±t）=V/（±C×V/±t）=V/（CL×v×（±）t×V/±t）=1/（CL×v）

　　可以看出，特性阻抗跟传输线单位长度容量和信号传递速度有关。为了区别特性阻抗和实际阻抗Z，我们在Z后面加上0.传输线特性阻抗为：Z0=1/（CL×v）

　　如果传输线单位长度容量和信号传递速度保持不变，那么传输线特性阻抗也保持不变。这个简单的说明能将电容常识和新发现的特性阻抗理论联系在一起。如果增加传输线单位长度容量，例如加粗传输线，可降低传输线特性阻抗。

　　特性阻抗的测量

　　当电池和传输线连接时（假如当时阻抗为50欧姆），将欧姆表连接在3英尺长的RG58光缆上，这时如何测无穷阻抗呢？任何传输线的阻抗都和时间有关。如果你在比光缆反射更短的时间里测量光缆的阻抗，你测量到的是“浪涌”阻抗，或特性阻抗。但是如果等待足够长的时间直到能量反射回来并接收后，经测量可发现阻抗有变化。一般来说，阻抗值上下反弹后会达到一个稳定的极限值。

　　对于3英尺长的光缆，必须在3纳秒内完成阻抗的测量。TDR（时间域反射仪）能做到这一点，它可以测量传输线的动态阻抗。如果在1秒钟内测量3英尺光缆的阻抗，信号会来回反射数百万次，因此会得到不同的“浪涌”阻抗。

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