偶数和奇数模式在输电线路阻抗

所有输电线路阻抗有偶数和奇数模式

术语用于描述传输线阻抗的列表,包括微分,是广泛的。你甚至有像模式,奇怪的模式,特点,微分,共模…我有困难想另一个使用如此多的形容词来描述一个词在一个应用领域。输电线路阻抗,尤其是偶数和奇数模式阻抗,成为重要的在实际的PCB输电线路不能孤立的考虑。

新产品开始运行在更高的频率,以闪电般的快速交换和数字设备运行速度,更多的设计师需要考虑他们的痕迹将如何像输电线路。正确确定输电线路阻抗对正确的阻抗匹配至关重要,特别是当我们看新的高频模拟电路。

开始:特性阻抗

当大多数人谈论输电线路时,他们通常指的是线的特性阻抗。如果你使用集总电路模型的输电线路,你会发现传输线的特性阻抗是单位长度电容单位长度电感的比值:

有损传输线的特性阻抗

注意,R, G的导体的电阻和寄生电导的衬底,分别在单位长度的基础上。这些值都是低,可以在温和的频率(即被忽略。,数百兆赫),减少了著名的方程无损耗传输线特性阻抗为:

无损耗传输线的特性阻抗

在信号完整性社区有一些杰出的人,会告诉你上面的方程是错误的,但是他们将方程推导出传输线电路的电感和电容的线,它的返回路径的几何形状(即。附近的,任何地面或动力飞机)。显然,这些模型是等价的概念。这里的要点是:特性阻抗只取决于线的几何形状,和它的返回路径,基板的材料特性在高频率。这就引发了一个问题:当附近有另一个输电线路的时候会发生什么?

偶数和奇数模式阻抗

输电线路在PCB很少路由隔离,他们可能与常见的并行路由或微分开车。如果我们把第一行附近的二线,有两行之间的互电容和电感,这将影响到在每一行所产生的电流驱动。的方式对驱动(普通模式vs。差动驱动)也将决定每个输电线路的阻抗。

为什么发生?如果只有一个线的驱动,为什么其他行重要吗?开车时的效果,因为两条直线之间的电容。当有两行之间的电位差,一行可以导致电流放电到相邻的线,就像一个卸货。一个精明的工程师会认得这个电容相声。Eric Bogatin这奇妙的礼物旧的报告,但今天的解释是相关的。

阻抗控制

有两个输电线路,线路的电压和电流可以编写使用矩阵,如下所示。注意,由于耦合阻抗(有时称为互阻抗)取决于两行之间的间距,互感和互电容。

对输电线路的阻抗矩阵

最终,你的目标是设计两条线,这样很奇怪,甚至是一些常见的,差模阻抗需要一个特定值。通常,微分对指定的设计要求是其微分阻抗,而指定的设计要求单端通常传输线特性阻抗。然而,正如您将看到的,相邻的单端传输线之间的耦合导致的实际阻抗被一个信号在一个结束跟踪不同的特征值。

适当的阻抗控制路由需要确定奇数还是偶数模式每个输电线路的阻抗,阻抗,将被一个司机和接收器在一个互连。这就决定了你将如何设计你的跟踪几何,以确保整个互联的阻抗匹配。

偶数和奇数模式阻抗

常见模式下驾驶(相同的大小,相同的极性),甚至模式阻抗是一个传输线的阻抗。换句话说,这是阻抗信号实际上在单独的行,因为它旅行的经历。1号线的特性阻抗,相互阻抗,和当前在第1行,甚至模式阻抗是:

甚至模式通常传输线的阻抗

如果你是路由微分对,然后两对之间的潜在总是会反对(即。在大小相等,但方向相反,极性)。奇模阻抗传输线的阻抗是当两人不同。1号线的特性阻抗,相互阻抗,和当前在第1行,奇模阻抗是:

奇模differentially-driven传输线的阻抗。

总而言之,共同和差分阻抗:

偶数和奇数模式阻抗与微分和共模阻抗

有完美的阻抗匹配吗?

很简单,你可能从来没有完美的阻抗匹配,两个偶数和奇数模式阻抗。有很多原因,其中包括制造业不完美,不完美的对称沿着输电线路的长度和间距,在铜/基体界面粗糙度,公差在终止网络组件或司机/接收器。

然而,随着长度一致匹配和对称沿着输电线路,可以接近完美的阻抗匹配。长度匹配尤为重要的问题。从的角度来看斜在数字电路,长度匹配确保数字信号在同一时间到达窗口,目的,盖茨在接收机同时切换。

从阻抗的角度来看,这可以确保个人的阻抗线实际上是微分或共模阻抗,意义之间的电位差对沿整个长度的线是一致的。这样可以防止在一个传输线阻抗失配。注意,这是原因之一,弯曲,,和通过输电线路需要精心设计,每一个元素可以创建一个阻抗不连续,导致反射。

输电线路在司机身边,试图完全匹配阻抗的另一个问题是,一些集成电路的输出阻抗将不同的开关状态。与MOSFET驱动MOSFET功率放大器和组件是一些很好的例子。MOSFET驱动器的输出阻抗是一个二次函数gate-source电压和开关阈值,和切换阈值对温度的依赖关系,任何身体效应的存在,稍微漏源极电压本身underdriven门时。这些因素很难完全匹配阻抗的单端输入阻抗线的司机。

无论你是路由输电线路在高速数字系统或其他射频无线应用程序中,您可以确定正确的在你的董事会与阻抗匹配条件正确的PCB布局和设计软件。快板PCB设计者和节奏的全部分析工具套件可以帮助你检查传输线的特性阻抗矩阵为一组,允许您确定真正的偶数和奇数模式阻抗传输线,并确保你的信号不退化。

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