計算傳輸線(xiàn)阻抗及其布線(xiàn)技巧

本文介紹電路板上傳輸線(xiàn)的阻抗計算公式、信號線(xiàn)的布局原則和傳輸導線(xiàn)的長(cháng)度估計表。 在高速邏輯電路或高頻電路中，印刷電路板的布線(xiàn)對PCB的電磁兼容性(EMC)和電路的性能有重要影響。

傳輸線(xiàn)阻抗計算公式

圖1：傳輸導線(xiàn)模型
如圖1所示，設單線(xiàn)的電感為L(cháng)i，互感為M，線(xiàn)間電容為Ci，則特征阻抗Zo=√(Leff/C)，其中： Leff=L1+L2-2M，k=√(L1+L2)/M且C=C1+C2。

表1：傳輸導線(xiàn)的耦合系數k

圖2：信號線(xiàn)的兩種布局方法
如圖2(a)所示，信號線(xiàn)與Vee或Vcc之間幾乎沒(méi)有耦合；而圖2(b)中，信號線(xiàn)與Vee或Vcc的耦合良好。圖2(b)的信號線(xiàn)布局方法，可以減少兩個(gè)電路模塊之間有效電感的數值，從而減少兩個(gè)電路參考點(diǎn)之間的電壓差。

PCB布線(xiàn)的規則

圖3：信號線(xiàn)的布局方法
通過(guò)恰當地布線(xiàn)，可以設計出相互之間耦合很低的傳輸線(xiàn)。如圖3所示，欲獲得低耦合、小交調，一條傳輸導線(xiàn)到地之間的距離d必須小于該導線(xiàn)到與相鄰的另一導線(xiàn)之間的距離。

圖4：從包含PCB和輸出電纜的電子產(chǎn)品中輻射信號
可以防止輻射的導線(xiàn)長(cháng)度如圖4所示，傳輸導線(xiàn)直接耦合到系統的參考點(diǎn)，通過(guò)一條無(wú)屏蔽線(xiàn)向其他的系統傳輸信號。這時(shí)，傳輸線(xiàn)、參考線(xiàn)、無(wú)屏蔽線(xiàn)三者可能構成一付天線(xiàn)，而驅動(dòng)源就是IC本身。

表2：導線(xiàn)的參考長(cháng)度
為了防止傳輸導線(xiàn)上的壓降在輸出電纜上激發(fā)出天線(xiàn)效應，導線(xiàn)的長(cháng)度可以參考表2。