趨膚效應

介紹傳輸線(xiàn)理論的文章常常重點(diǎn)關(guān)注圖4.14的中心區域，位于RC區和趨膚效應區之間。在這個(gè)中心區域，電纜衰減隨頻率的變化是平坦的，不存在相位失真，而且特性阻抗也是平坦的，在這個(gè)區域，電纜看起來(lái)是理想狀態(tài)。在實(shí)際情況中，即使這個(gè)理想的工作區域存在，也是在很窄的范圍以?xún)取?/font>

在趨膚效應區，電纜的長(cháng)度減少一半會(huì )使它的頻率響應有4倍的改善。這是因為衰減與電阻和長(cháng)度之積成正比。當我們減少一半的長(cháng)度，衰減也將減少一半。當我們把頻率增加4倍時(shí)，衰減則增加兩倍。

對于普通的數字傳輸線(xiàn)，總電阻限制在式（）的條件之內就仍然可以使用，但阻抗呈現出隨頻率而變化的特性。以數字轉折頻率點(diǎn)的趨膚效應電阻代入式（），會(huì )得到一個(gè)保守的精確結果。堅持這一準則，我們的傳輸電路總是會(huì )工作得很好，實(shí)際通過(guò)的上升沿將不會(huì )失真。

長(cháng)距離的數字傳輸系統，采用的數據接收器比通常的TTL電路具有更大的電壓容限，可以容忍大于0.2DB的損耗。損耗預算越大，可以使電路的工作距離越長(cháng)。

采用式（）直接算出數字轉折頻率處的預期損耗。在前式中加入趨膚效應電阻式（）作為R項。

在數字轉折頻率處限定損耗不超過(guò)0.5DB，可以使每個(gè)上升沿的95%的幅值都能通過(guò)。如果能夠容忍一定程度的上升時(shí)間劣化，那么當計算0.5DB損耗的限定時(shí)，可以使用其轉折頻率值來(lái)算出到達接收器時(shí)所希望的信號上升時(shí)間。

長(cháng)距離通信的另一個(gè)技巧是使數據編碼具有相同數量的1和0，然后讓它通過(guò)一個(gè)交流耦合網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)交流耦合的網(wǎng)絡(luò )去除了數字信號中由驅動(dòng)器產(chǎn)生的任何直流偏置分量。其結果是波形的高電平和低電平偏移相等。這個(gè)信號的接收器應該具有一個(gè)精確的過(guò)零決門(mén)限。這一方法能夠容忍更大數量的衰減。

限制了連續1或0的最大數目的傳輸編碼還能夠容忍更大一些的衰減。圖4.15舉例說(shuō)明了對于一個(gè)編碼長(cháng)度受限的系統，最壞情形下的碼型。在A(yíng)點(diǎn)，數據發(fā)送器開(kāi)始傳輸一長(cháng)串連續的1。在B點(diǎn)該長(cháng)電纜的有限頻率響應已經(jīng)上升到一個(gè)最大值。在C點(diǎn)，這個(gè)小的數據脈沖通過(guò)，該數據脈沖的有效效率是FCLK/2，而整個(gè)數據碼型的有效頻率為FCLK/4N。如果這個(gè)電纜在FCLK/2處的頻率響應幅值是在FCLK/4處幅值的一半，那么C點(diǎn)脈沖決不可能超過(guò)零點(diǎn)門(mén)限，而接收器也無(wú)法檢測到它。

一個(gè)良好的習慣做法是，保證電纜足夠短，以使一個(gè)編碼長(cháng)度受限系統相應的頻率響應之比大于7：10：

超出這個(gè)距離限制，就需要采用模擬信號的均衡方式。

3、趨膚效應區內的傳輸線(xiàn)阻抗

一旦越過(guò)臨界頻率R/L，WL項隨W呈線(xiàn)性增長(cháng)，而R（W）項因趨膚效應項也會(huì )與W1/2成正比增長(cháng)。R（W）項相對于WL值一直很小，因此由式（）給出的阻抗值仍然固定在（L/C）1/2。傳輸線(xiàn)的輸入阻抗受趨膚效應的影響并不大