計(jì)算傳輸線阻抗及其布線技巧

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

傳輸線阻抗計(jì)算公式

圖1：傳輸導(dǎo)線模型
如圖1所示，設(shè)單線的電感為L(zhǎng)i，互感為M，線間電容為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(dǎo)線的耦合系數(shù)k

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

PCB布線的規(guī)則

圖3：信號(hào)線的布局方法
通過(guò)恰當(dāng)?shù)夭季€，可以設(shè)計(jì)出相互之間耦合很低的傳輸線。如圖3所示，欲獲得低耦合、小交調(diào)，一條傳輸導(dǎo)線到地之間的距離d必須小于該導(dǎo)線到與相鄰的另一導(dǎo)線之間的距離。

圖4：從包含PCB和輸出電纜的電子產(chǎn)品中輻射信號(hào)
可以防止輻射的導(dǎo)線長(zhǎng)度如圖4所示，傳輸導(dǎo)線直接耦合到系統(tǒng)的參考點(diǎn)，通過(guò)一條無(wú)屏蔽線向其他的系統(tǒng)傳輸信號(hào)。這時(shí)，傳輸線、參考線、無(wú)屏蔽線三者可能構(gòu)成一付天線，而驅(qū)動(dòng)源就是IC本身。

表2：導(dǎo)線的參考長(zhǎng)度
為了防止傳輸導(dǎo)線上的壓降在輸出電纜上激發(fā)出天線效應(yīng)，導(dǎo)線的長(zhǎng)度可以參考表2。