趨膚效應(yīng)簡(jiǎn)介

介紹傳輸線理論的文章常常重點(diǎn)關(guān)注圖4.14的中心區(qū)域，位于RC區(qū)和趨膚效應(yīng)區(qū)之間。在這個(gè)中心區(qū)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(qū)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(qū)域存在，也是在很窄的范圍以內(nèi)。

在趨膚效應(yīng)區(qū)，電纜的長(zhǎng)度減少一半會(huì)使它的頻率響應(yīng)有4倍的改善。這是因?yàn)樗p與電阻和長(zhǎng)度之積成正比。當(dāng)我們減少一半的長(zhǎng)度，衰減也將減少一半。當(dāng)我們把頻率增加4倍時(shí)，衰減則增加兩倍。

對(duì)于普通的數(shù)字傳輸線，總電阻限制在式（）的條件之內(nèi)就仍然可以使用，但阻抗呈現(xiàn)出隨頻率而變化的特性。以數(shù)字轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)的趨膚效應(yīng)電阻代入式（），會(huì)得到一個(gè)保守的精確結(jié)果。堅(jiān)持這一準(zhǔn)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(zhǎng)距離的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，采用的數(shù)據(jù)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(yù)算越大，可以使電路的工作距離越長(zhǎng)。

采用式（）直接算出數(shù)字轉(zhuǎn)折頻率處的預(yù)期損耗。在前式中加入趨膚效應(yīng)電阻式（）作為R項(xiàng)。

在數(shù)字轉(zhuǎn)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(dāng)計(jì)算0.5DB損耗的限定時(shí)，可以使用其轉(zhuǎn)折頻率值來(lái)算出到達(dá)接收器時(shí)所希望的信號(hào)上升時(shí)間。

長(zhǎng)距離通信的另一個(gè)技巧是使數(shù)據(jù)編碼具有相同數(shù)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(shù)字信號(hào)中由驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的任何直流偏置分量。其結(jié)果是波形的高電平和低電平偏移相等。這個(gè)信號(hào)的接收器應(yīng)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(shù)量的衰減。

限制了連續(xù)1或0的最大數(shù)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(duì)于一個(gè)編碼長(zhǎng)度受限的系統(tǒng)，最壞情形下的碼型。在A點(diǎn)，數(shù)據(jù)發(fā)送器開(kāi)始傳輸一長(zhǎng)串連續(xù)的1。在B點(diǎn)該長(zhǎng)電纜的有限頻率響應(yīng)已經(jīng)上升到一個(gè)最大值。在C點(diǎn)，這個(gè)小的數(shù)據(jù)脈沖通過(guò)，該數(shù)據(jù)脈沖的有效效率是FCLK/2，而整個(gè)數(shù)據(jù)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(yīng)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(cè)到它。

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

超出這個(gè)距離限制，就需要采用模擬信號(hào)的均衡方式。

3、趨膚效應(yīng)區(qū)內(nèi)的傳輸線阻抗

一旦越過(guò)臨界頻率R/L，WL項(xiàng)隨W呈線性增長(zhǎng)，而R（W）項(xiàng)因趨膚效應(yīng)項(xiàng)也會(huì)與W1/2成正比增長(zhǎng)。R（W）項(xiàng)相對(duì)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。傳輸線的輸入阻抗受趨膚效應(yīng)的影響并不大