1、Sichuan University第五章第五章 傳輸線與反射傳輸線與反射1Sichuan University5.0 引言引言如果信號沿互連線傳播時所受到的瞬態(tài)阻抗發(fā)生變化，則一部分信號將被反射反射，另一部分發(fā)生失真失真并繼續(xù)傳播，這正是單一網(wǎng)絡(luò)中多數(shù)多數(shù)信號完整性問題產(chǎn)生的主要原因。反射和失真使信號質(zhì)量下降，看起來就像是振鈴。引起信號電平下降的下沖可能會超過噪聲容限，造成誤觸發(fā)。下圖表示短傳輸線末端由瞬態(tài)阻抗突變造成的反射噪聲。2Sichuan University5.0 引言引言只要信號遇到瞬態(tài)阻抗突變，反射就會發(fā)生。只要信號遇到瞬態(tài)阻抗突變，反射就會發(fā)生。反射可能發(fā)生在線末端，或者是互

2、連線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變的地方，如拐角、過孔、T型結(jié)構(gòu)、接插件等處。因此設(shè)計互連線的目的就是盡可能保持信號受到的阻抗恒定。 首先首先要保持互連線的特性阻抗恒定。因此，制造阻抗可控電路板變得越來越重要。減小樁線（減小樁線（stubstub）長度、）長度、使用菊花鏈代替分支結(jié)構(gòu)、使用真正的點對點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等使用菊花鏈代替分支結(jié)構(gòu)、使用真正的點對點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等設(shè)計技巧，設(shè)計技巧，都是為了保持瞬態(tài)阻抗恒定。其次其次改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計并增加分立電阻元件應(yīng)對阻抗的突變，從而保證信號受到的瞬態(tài)阻抗恒定。3Sichuan University5.1 阻抗變化處的反射阻抗變化處的反射只要瞬態(tài)阻抗發(fā)生了改變，部分信號將沿著

3、與原傳播方向相反的方向反射，而另一部分將繼續(xù)傳播，但幅度有所改變。將瞬態(tài)阻抗發(fā)生改變的地方稱為阻抗突變，或簡稱突突變變。 反射信號的量值由瞬態(tài)阻抗的變化量決定，如圖所示。如果第一個區(qū)域第一個區(qū)域瞬態(tài)阻抗是Z1，第二個區(qū)域第二個區(qū)域是Z2，則反射信號與入射信號幅值之比為（后面證明）：42121reflectedincidentVZZVZZVreflected表示反射電壓；Vincident表示入射電壓；Z1表示信號最初所在區(qū)域1的瞬態(tài)阻抗；Z2表示信號進(jìn)入?yún)^(qū)域2時的瞬態(tài)阻抗；表示反射系數(shù)；Sichuan University5.1 阻抗變化處的反射阻抗變化處的反射 兩個區(qū)域的阻抗差異越大，反射信

4、號量就越大。兩個區(qū)域的阻抗差異越大，反射信號量就越大。例如，1V信號沿特性阻抗為50W的傳輸線傳播，開始所受到的瞬態(tài)阻抗為50W，當(dāng)它進(jìn)入特性阻抗為75W的區(qū)域時，反射系數(shù)為：(75-50)/(75+50)=0.2，反射電壓為1V0.2=0.2V。信號沿傳輸線傳播時遇到阻抗突變，在突變處將產(chǎn)生另一個波。該波將疊加在第1個波上，向源端傳播，其幅度等于入射電壓的幅度乘以反射系數(shù)。反射系數(shù)描述了反射回源端的那部分電壓。傳反射系數(shù)描述了反射回源端的那部分電壓。傳輸系數(shù)描述了通過交界面進(jìn)入第二區(qū)域的部分入射電壓。輸系數(shù)描述了通過交界面進(jìn)入第二區(qū)域的部分入射電壓。5Sichuan University5.

5、2 反射形成機(jī)理反射形成機(jī)理為了減少和消除反射，在高速電路板設(shè)計中的要注意四點： 使用可控阻抗互連線；使用可控阻抗互連線； 傳輸線兩端至少有一端需要匹配；傳輸線兩端至少有一端需要匹配； 采用使多分支產(chǎn)生的影響最小化的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采用使多分支產(chǎn)生的影響最小化的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 使幾何結(jié)構(gòu)的不連續(xù)（突變）最小化。使幾何結(jié)構(gòu)的不連續(xù)（突變）最小化。6Sichuan University5.2 反射形成機(jī)理反射形成機(jī)理那么為什么會產(chǎn)生反射呢？那么為什么會產(chǎn)生反射呢？為了滿足兩個重要的邊界條件！為了滿足兩個重要的邊界條件！在突變交界面處，無論是從區(qū)域1還是從區(qū)域2看過去，交界面兩側(cè)的電壓和電流電壓和電流

6、都必須是相同必須是相同的。邊界處不可能出現(xiàn)電壓不連續(xù)，否則此處會有一個無限大邊界處不可能出現(xiàn)電壓不連續(xù)，否則此處會有一個無限大電場；也不可能出現(xiàn)電流不連續(xù)，否則會有一個無限大的電場；也不可能出現(xiàn)電流不連續(xù)，否則會有一個無限大的磁場磁場。7Sichuan University5.2 反射形成機(jī)理反射形成機(jī)理 為了維持分界面兩側(cè)的電壓和電流相等，就需要滿足關(guān)系式V1=V2，I1=I2。而I1=V1/Z1，I2=V2/Z2，同時成立，顯然，當(dāng)兩個區(qū)域的阻抗不同時，這些關(guān)系式絕不可能同時成立。 為了使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定，區(qū)域1中產(chǎn)生了一個反射回源端的電壓。它的唯一目的就是吸收入射信號和傳輸信號之它的唯一

7、目的就是吸收入射信號和傳輸信號之間不匹配的電壓和電流，間不匹配的電壓和電流，如圖所示。8入射信號穿越分界面時，產(chǎn)生了反射電壓和電流，從而使分界面兩側(cè)的電壓和電流回路相匹配。Sichuan University5.2 反射形成機(jī)理反射形成機(jī)理 入射信號Vinc向著分界面?zhèn)鞑ィ鴤鬏斝盘朧trans向遠(yuǎn)離分界面的方向傳播。分界面兩側(cè)電壓相同的條件： 在區(qū)域1，分界處總電流由入射電流和反射電流決定，它們傳播方向相反。區(qū)域1分界面處凈電流為Iinc-Irefl。在區(qū)域2中，電流等于Itrans。分別從分界面兩側(cè)看進(jìn)去，電流相同的條件是：9transreflincVVVtransreflincIIISi

8、chuan University5.2 反射形成機(jī)理反射形成機(jī)理每個區(qū)域中的阻抗值為該區(qū)域中電壓與電流的比值：10112,incincreflrefltranstransVIZVIZVIZ代入電流表達(dá)式中得：112112()increfltransincreflincreflVZVZVZVZVZVVZ即：121212121212ZZZZVVZZZZVZZZZVincreflreflinc這就是反射系數(shù)的定義這就是反射系數(shù)的定義！Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射傳輸線的終端匹配有三種三種最重要的特殊情況。假設(shè)傳輸線的特性阻抗是50W。首先，如果傳輸線的

9、終端為開路，即末端的瞬態(tài)阻抗是無窮大。這時反射系數(shù)為1：(無窮-50)/(無窮+50)=1。即在開路端將產(chǎn)生與入射波大小相同、方向相反、返回源端的反射波。在傳輸線的末端（開路端的總電壓），將是兩個波的疊加。一個是幅度為1V的信號向開路端傳播，同時另一個也是1V信號，但它向相反的方向傳播。因此開路端的電壓為2V。見下圖。11Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射12如果區(qū)域2是開路，則反射系數(shù)為1。此時開路處有兩個方向相反的波相疊加。Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射第二第二種特殊情況是傳輸線的末端與返回路徑相短短路

10、路，即末端阻抗為0。反射系數(shù)為-1：(0-50)/(0+50)=-1。1V入射信號到達(dá)遠(yuǎn)端時，產(chǎn)生-1V反射信號向源端傳播。短路突變處測得的電壓為入射電壓與反射電壓之和，即0V。13Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射最后一種最后一種特殊情況是傳輸線末端所接阻抗與傳輸線的特性阻抗相匹配匹配。如果傳輸線的末端連接50W電阻，則反射系數(shù)為0，此時不會存在反射電壓，50W電阻兩端的電壓就僅是入射信號。14Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射當(dāng)末端為一般電阻性負(fù)載時，信號所受到的瞬態(tài)阻抗在0到無窮大之間，這樣，反射系數(shù)在-

11、1到+1之間。下圖給出了50W傳輸線的終端電阻與反射系數(shù)之間的關(guān)系。15信號從50W的區(qū)域1到區(qū)域2各種阻抗時的反射系數(shù)。Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射當(dāng)區(qū)域2的阻抗小于區(qū)域1的阻抗時，反射系數(shù)為負(fù)，反射電壓也是負(fù)電壓。該負(fù)電壓行波將返回源端。這時電阻（負(fù)載）兩端的電壓總是小于入射電壓。161V入射信號，終端電壓值。為入射波與反射波之和。Sichuan University5.3 電阻性負(fù)載的反射電阻性負(fù)載的反射那么采用源端匹配還是終端匹配？那么采用源端匹配還是終端匹配？ 常說采用源端匹配較好，為什么？假設(shè)源端不匹配（如傳輸線特性阻抗為50W ，源

12、內(nèi)阻為10W），而終端匹配（終端負(fù)載為50W）。此時，因為傳輸線上電壓分壓的關(guān)系，終端實際電壓反而不到1V（50/601V=0.83V）。另外，終端常常給定的，或者是要求高阻負(fù)載，不易匹配。 相反，對于1V的信號源，當(dāng)源端單端匹配（50W），而終端開路時，傳輸線分壓所得的0.5V，在終端疊加成1V。當(dāng)反射波返回源端時即被吸收，不再形成振鈴。因此，終端波形為1V的階躍函數(shù)。17Sichuan University5.4 求解驅(qū)動源內(nèi)阻抗求解驅(qū)動源內(nèi)阻抗當(dāng)反射波最終到達(dá)源端時，將源端的輸出阻抗作為瞬態(tài)阻抗。假設(shè)器件等效電路模型為理想電壓源與內(nèi)阻串聯(lián)，如圖所示。當(dāng)它驅(qū)動一個高阻抗時，可以得到源輸出電

13、壓。如果在輸出端串聯(lián)一個Rt=10W的小電阻，測量該電阻電壓Vt，可以計算出驅(qū)動器內(nèi)阻Rs。18接有終端電阻的輸出驅(qū)動器簡單模型。1totsVVRRRs表示驅(qū)動器內(nèi)阻；Rt表示輸出端連接的終端電阻；Vo表示驅(qū)動器的開路輸出電壓；Vt表示終端電阻兩端的電壓。Sichuan University5.4 求解驅(qū)動源內(nèi)阻抗求解驅(qū)動源內(nèi)阻抗下圖給出了用CMOS驅(qū)動器模型仿真的輸出電壓。其中，開路電壓為3.3V連接的10W電阻兩端電壓為1.9V。由上式可以計算出內(nèi)阻： 10W(3.3/1.91)7.3W。19驅(qū)動器分別連接電阻10kW和10W時的輸出電壓。由這兩個電壓計算驅(qū)動器內(nèi)阻。Sichuan Uni

14、versity5.5 反彈圖反彈圖 進(jìn)入傳輸線的實際電壓即入射電壓，入射電壓是由源電壓、內(nèi)阻和傳輸線阻抗組成分壓器決定的。如果已知傳輸線的時延TD、信號所通過各區(qū)域的阻抗和驅(qū)動器的初始電壓，就可以計算出每個交界面的反射，也可以預(yù)測出任意一點的實時電壓。例如，源電壓是1V，內(nèi)阻是10W，則實際進(jìn)入時延為1ns的50W傳輸線的電壓是1V50/(50+10)=0.84V，這個0.84V信號就是沿傳輸線傳播的初始入射電壓。20Sichuan University5.5 反彈圖反彈圖假設(shè)傳輸線的末端是開路開路，1ns1ns后后在線末端測得開路兩端的總電壓為兩個波之和，即0.84V+0.84V=1.68V

15、1.68V。再過1ns，0.84V反射波到達(dá)源端，再次遇到阻抗突變（內(nèi)阻為10W）。源端的反射系數(shù)是(10-50)/(10+50)=-0.67，這時將有0.84V(-0.67)=-0.56V-0.56V反射回線遠(yuǎn)端。接著，這個新產(chǎn)生的波又會從遠(yuǎn)端反射回源端，即-0.56V電壓將被反射回來。這時線遠(yuǎn)端開路處將同時測得四個波：從一次行波中得到20.84V=1.68V，從二次反射中得到的2(-0.56V)=-1.12V，故總電壓為0.56V0.56V。21Sichuan University5.5 反彈圖反彈圖-0.56V信號到達(dá)源端后仍然會再次反射，反射電壓是-0.56V(-0.67)=0.37V

16、。在遠(yuǎn)端總電壓0.56V+0.37V2=1.32V1.32V，如此下去，反射可以用反彈圖或網(wǎng)格圖來表示，如圖所示。22利用反彈圖或網(wǎng)格圖分析多次反射和遠(yuǎn)端接收器的時變電壓。Sichuan University5.5 反彈圖反彈圖在上述情況下，內(nèi)阻小于傳輸線的特性阻抗，源端出現(xiàn)的內(nèi)阻小于傳輸線的特性阻抗，源端出現(xiàn)的是負(fù)反射，這將引起通常所說的振鈴現(xiàn)象。是負(fù)反射，這將引起通常所說的振鈴現(xiàn)象。下圖給出了上例中，當(dāng)信號上升時間遠(yuǎn)小于傳輸線的時延時，傳輸線遠(yuǎn)端的電壓波形。這是考慮了所有的多次反射和阻抗突變的情況下，用SPICE仿真器來預(yù)測遠(yuǎn)端的波形。23利用網(wǎng)格圖仿真?zhèn)鬏斁€遠(yuǎn)端的電壓。用SPICE仿真得

17、到。Sichuan University5.5 反彈圖反彈圖圖中有兩個重要的特性：第一，遠(yuǎn)端的電壓最終逼近源電壓1V，因為該電路是開路的。所以，這是一個必然的結(jié)果，即源電壓最終是加在開路上。第二，開路處的實際電壓有時大于源電壓大于源電壓。源電壓僅1V，然而遠(yuǎn)端測得的最大電壓是1.68V。24Sichuan University5.6 反射波形仿真反射波形仿真當(dāng)終端是阻抗較復(fù)雜的器件時，電路仿真計算比較簡單。25內(nèi)阻內(nèi)阻10W W驅(qū)動器，特性阻抗驅(qū)動器，特性阻抗50W W傳輸線，傳輸線，SPICE仿真中可能出現(xiàn)的情況。仿真中可能出現(xiàn)的情況。上圖是信號上升時間不同時遠(yuǎn)端電壓；下圖是串聯(lián)的源端電阻不

18、同時遠(yuǎn)端電壓。上圖是信號上升時間不同時遠(yuǎn)端電壓；下圖是串聯(lián)的源端電阻不同時遠(yuǎn)端電壓。Sichuan University5.6 反射波形仿真反射波形仿真內(nèi)阻、傳輸線特性阻抗、時延以及終端阻抗可以有很多種不同的組合方式，每一種都可以仿真。上圖分別給出了信號上升時間從0.1ns上升到1.5ns和源端端接阻抗從0W至90W范圍變化時，遠(yuǎn)端信號波形的變化。無論是使用無論是使用SPICESPICE電路仿真器還是行為級仿真器，電路仿真器還是行為級仿真器，都可以在考慮傳輸線所有特性的情況下對任意傳都可以在考慮傳輸線所有特性的情況下對任意傳輸線電路的性能進(jìn)行仿真。輸線電路的性能進(jìn)行仿真。26Sichuan U

19、niversity5.7 使用使用TDR測量反射測量反射TDR ( Time Domain Reflectometry )時域反射測量TDRTDR能夠發(fā)射邊沿快速上升的階躍信號，上升邊能夠發(fā)射邊沿快速上升的階躍信號，上升邊沿一般為沿一般為35ps35ps到到150ps150ps，然后測量反射的瞬態(tài)幅，然后測量反射的瞬態(tài)幅度，利用反射電壓得到被測器件的阻抗。可以認(rèn)度，利用反射電壓得到被測器件的阻抗。可以認(rèn)為為TDRTDR是一個快速階躍信號發(fā)生器和高速采樣示是一個快速階躍信號發(fā)生器和高速采樣示波器。波器。27Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射下圖為TDR內(nèi)部

20、工作情況的示意圖。28TDR內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：一個高速脈沖發(fā)生器產(chǎn)生快速上升的電壓脈沖，該脈沖流經(jīng)精確的50W電阻，該電阻串聯(lián)一個很短的50W同軸電纜，最后接到前面板的SMA端上。待測器件(DUT Device Under Test )則插在該SMA上。然后用高速采樣示波器測得內(nèi)部總電壓并顯示。Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射信號源輸出階躍信號約400mV，經(jīng)過50W校準(zhǔn)電阻。緊靠該電阻是測試點，高速采樣放大器測該點電壓值。一根短同軸電纜，連接到前面板SMA插頭上。DUT就插在該SMA插頭上。信號從源端注入DUT，在采樣點處探測反射信號。測試點處有兩個電阻，

21、第一個電阻是內(nèi)部校準(zhǔn)電阻，第二個是TDR內(nèi)部的傳輸線。在測試點，測得的電壓為:400mV50W/(50W50W)200mV，并在高速采樣示波器中顯示出來。信號繼續(xù)沿內(nèi)部同軸電纜到達(dá)DUT 。29Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射如果如果DUTDUT是一個是一個5050W W的終端的終端，則此處沒有反射信號，所以采樣點處僅有的電壓為前向波，其電壓恒定為200mV。如果如果DUTDUT為開路為開路，DUT處的反射電壓為200mV。經(jīng)過很短的時間后，該200mV反射信號返回到采樣點，此時測量并顯示的是200mV入射電壓與200mV反射電壓之和，即400mV。如

22、果如果DUTDUT為短路為短路，DUT處的反射電壓為-200mV。經(jīng)過很短的時間后，該-200mV反射信號返回到采樣點，此時測量并顯示的是200mV入射電壓與-200mV反射電壓之和，即0V。30Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射31當(dāng)DUT開路和短路時測得的TDR相應(yīng)。Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射TDR可以測量出連接在儀器前端SMA插頭上的各種互連所產(chǎn)生的反射電壓，以及信號沿互連線傳播的過程中，在所有突變處產(chǎn)生反射時，該電壓隨時間的變化情況。當(dāng)需要了解自身沒有電壓源的無源互連線特性時，當(dāng)需要了解自身沒有電壓

23、源的無源互連線特性時，TDRTDR是最合適的測量儀器。是最合適的測量儀器。在測量有源電路的實際電壓時，帶高阻抗探針的高速在測量有源電路的實際電壓時，帶高阻抗探針的高速示波器則是最合適的工具。示波器則是最合適的工具。32Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射當(dāng)傳輸信號繼續(xù)沿DUT傳播時，如果有其它的瞬態(tài)阻抗發(fā)生改變的區(qū)域，那么新的反射電壓就會產(chǎn)生，此電壓將返回內(nèi)部測試點處并顯示出來。入射信號沿著互連線傳播，同時反射信號沿著互連線返回到測試點，所以從顯示器上看到的時延正好是任意突變點的往返時延。例如，如果DUT是均勻的4in長、50W的傳輸線，因為它通常不是精確

24、的50W。這樣，最初在DUT的入口處會有一個很小的反射電壓，而當(dāng)入射信號到達(dá)遠(yuǎn)端開路處時，就會有一個較大的反射信號返回測試點。33Sichuan University5.7 使用使用TDR測量反射測量反射如果傳輸線DUT不是50W ，那么在傳輸線DUT的兩端就會發(fā)生多次反射。TDR顯示的是所有返回內(nèi)部測試點的信號的疊加。下圖給出了末端開路時，TDR對50W傳輸線DUT和15W傳輸線DUT的響應(yīng)情況。34左圖時基200ps/div，右圖時基5ns/divSichuan University5.8 傳輸線的非故意突變傳輸線的非故意突變阻抗改變，必有反射。要預(yù)測阻抗突變，就要選擇合適的設(shè)計方案。但是

25、，即使電路板設(shè)計時采用可控阻抗互連線，信號在下列非故意情況時仍然會遇到阻抗的突變： 線的末端；線的末端； 封裝引線；封裝引線； 輸入門電容；輸入門電容； 信號層間的過孔；信號層間的過孔； 拐角；拐角； 樁線（樁線（stubstub）；）； 分支；分支； 測試焊盤；測試焊盤； 返回路徑上的間隙；返回路徑上的間隙； 過孔區(qū)域中的頸狀；過孔區(qū)域中的頸狀；1.1. 線交叉。線交叉。35Sichuan University5.8 傳輸線的非故意突變傳輸線的非故意突變常用三種等效電路模型描述非故意突變： 短傳輸線（串聯(lián)或并聯(lián)）； 理想電容； 理想電感。下圖給出了線兩端或中間可能的等效電路模型。突變引起的信

26、號失真程度受兩個最重要參數(shù)的影響：信號的上升時間上升時間（內(nèi)因）和阻抗突變阻抗突變的大小（外因）。電感和電容的瞬態(tài)阻抗與電流、電壓的瞬時變化率有關(guān)，因此反射系數(shù)隨信號上升時間不同而不同。反射電壓值與信號上升時間有關(guān)反射電壓值與信號上升時間有關(guān)。36Sichuan University5.8 傳輸線的非故意突變傳輸線的非故意突變37用傳輸線電路來示例三種特殊阻抗突變的情況：短傳輸線的串聯(lián)和并聯(lián)、并聯(lián)電容、串聯(lián)電感。Sichuan University5.8 傳輸線的非故意突變傳輸線的非故意突變設(shè)計一個絕對沒有反射的互連線是不可能的！設(shè)計一個絕對沒有反射的互連線是不可能的！多大的噪聲是可以接受的，

27、多大的噪聲是過量的呢？這很大程度上取決于噪聲預(yù)算和每個噪聲源會分配多大的噪聲電壓。只有把產(chǎn)生突變的物理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電路模型并進(jìn)行仿真，才能充分明白這些因素以及阻抗突變所產(chǎn)生的影響，而經(jīng)驗法則只能在問題產(chǎn)生時提供工程預(yù)見和大致策略。38Sichuan University5.8 傳輸線的非故意突變傳輸線的非故意突變除非特別指定，根據(jù)經(jīng)驗，反射噪聲應(yīng)被控制在電壓擺幅的10%之內(nèi)。對于3.3V信號，反射噪聲應(yīng)該被控制在330mV之內(nèi)。某些噪聲預(yù)算可能更加保守，反射噪聲僅分配了5%。一般來說，噪聲預(yù)算要求越嚴(yán)，解決方案就越昂貴。通常，只關(guān)心那些接近或超過信號擺幅10%的噪聲。39Sichuan U

28、niversity5.9 傳輸線多長時需要端接匹配傳輸線多長時需要端接匹配信號在遠(yuǎn)端高阻抗開路端和近端低阻抗驅(qū)動間反彈。如果導(dǎo)線短，雖然發(fā)生反射，但它們被上升或下降沿被上升或下降沿掩蓋了。下圖為時延為上升時間20%、30%和40%時接收端波形。40在遠(yuǎn)端開路時的100MHz時鐘波形。時延超過上升時間20%時，振鈴可能引起問題。Sichuan University5.9 傳輸線多長時需要端接匹配傳輸線多長時需要端接匹配對于0.5ns的上升沿，當(dāng)互連線時延大于0.1ns（即20%）時，所有的反射都將發(fā)生，它們每0.2ns（即往返時間）完成一個來回振蕩。如果時延遠(yuǎn)小于上升時間，那么多次反射將被掩蓋在

29、上升沿中，不會引起問題。但如果時延超過上升時間的20%，振鈴就開始有明顯的效果。當(dāng)傳輸線時延大于信號上升時間當(dāng)傳輸線時延大于信號上升時間20%20%時，就要開始考時，就要開始考慮由于導(dǎo)線沒有終端端接而產(chǎn)生的振鈴噪聲。如果傳慮由于導(dǎo)線沒有終端端接而產(chǎn)生的振鈴噪聲。如果傳輸線時延小于信號上升時間輸線時延小于信號上升時間20%20%時，振鈴噪聲可以忽時，振鈴噪聲可以忽略，傳輸線不需要終端端接（即線較短時）。略，傳輸線不需要終端端接（即線較短時）。41Sichuan University5.9 傳輸線多長時需要端接匹配傳輸線多長時需要端接匹配如果上升時間是1ns，沒有終端端接的傳輸線最大時延是1ns2

30、0%=0.2ns ，在FR4中，信號傳播速度大約為6in/ns，所以沒有終端端接的傳輸線的最大長度約為6in/ns0.2ns=1.2in。所以為了避免反射，沒有終端端接時的傳輸線的最大長度大約為：42RTLenmaxLenmax表示沒有終端端接的傳輸線最大長度，單位為in；RT表示信號上升時間，單位為ns。Sichuan University5.9 傳輸線多長時需要端接匹配傳輸線多長時需要端接匹配43在在FR4中中沒有終端端接的傳輸線最大長度的英沒有終端端接的傳輸線最大長度的英寸值等于信號上升時間的納秒值。寸值等于信號上升時間的納秒值。 若時鐘頻率是10MHz，時鐘周期是100ns，如果上升時

31、間約為10ns，那么沒有終端端接時傳輸線最大長度為10in。 當(dāng)信號上升時間變?yōu)?.25ns，為了避免振鈴噪聲造成大的影響，沒有終端端接時傳輸線的最大長度大約為0.25in(6.35mm)！ 幾乎所有互連線的長度都大于這個值。所以對于目前和未來的所有產(chǎn)品，端接策略是必須必須的。Sichuan University5.10 點到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗渣c到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗哉疋徥怯稍炊撕瓦h(yuǎn)端的阻抗突變、兩端之間不斷往復(fù)多次反射引起的。所以，至少在一端消除反射，就可以減小振鈴噪聲。控制傳輸線一端或兩端的阻抗，從而減小反射的方法稱為傳輸線的端接。典型的方法是在重要位置上放置一個或多典型的方法是在重

32、要位置上放置一個或多個電阻。個電阻。一個驅(qū)動器驅(qū)動一個接收器的情況稱為點對點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。下圖示例了端接點對點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的四種方法。最常用的方法是將電阻串聯(lián)在驅(qū)動器端，這稱為源端串聯(lián)端接源端串聯(lián)端接。端接電阻與驅(qū)動器內(nèi)阻之和應(yīng)等于傳輸線的特性阻抗。44Sichuan University5.10 點到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗渣c到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗?5點對點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四種常用端接，第一種源端最常用。點對點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四種常用端接，第一種源端最常用。Sichuan University5.10 點到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗渣c到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗匀绻?qū)動器內(nèi)阻為10W，傳輸線特性阻抗是50W，那么端接電阻

33、大約為40W。驅(qū)動器產(chǎn)生1V信號遇到50W電阻和50W傳輸線的分壓器，這樣，0.5V將到達(dá)傳輸線。0.5V反射信號返回源端到達(dá)串聯(lián)端接電阻時，往源端看進(jìn)去的阻抗就是40W串聯(lián)電阻加上10W內(nèi)阻，即50W，不會產(chǎn)生反射，被完全吸收。這時在遠(yuǎn)端看到的是1V信號而沒有反射。下圖給出了當(dāng)有和沒有40W源端串聯(lián)端接時，傳輸線遠(yuǎn)端的波形。46Sichuan University5.10 點到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗渣c到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗?7傳輸線分別有和沒有源端串聯(lián)端接電阻時，其遠(yuǎn)端的快傳輸線分別有和沒有源端串聯(lián)端接電阻時，其遠(yuǎn)端的快速上升邊的電壓信號。速上升邊的電壓信號。Sichuan Univers

34、ity5.10 點到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗渣c到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗栽谠炊耍仨毜却瓷洳ǖ牡絹恚却臅r間等于往返時間，所以串聯(lián)電阻之后的源端電壓將形成臺階形狀。相對于信號上升時間，往返時延越長，臺階形狀就持續(xù)的越長。下圖給出了源端測得的電壓。只要在源端附近沒有別的接收器接收到該臺階形狀，就不會引發(fā)問題。否則就要使用其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和終端端接方案。48Sichuan University5.10 點到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗渣c到點拓?fù)渫ㄓ迷炊硕私硬呗?下例中，都假設(shè)源阻抗已經(jīng)與傳輸線的特性阻抗50W相匹配。末端是直接提升，在源端反而是臺階提升！末端是直接提升，在源端反而是臺階提升！49傳輸線具有源

35、端傳輸線具有源端40W W串聯(lián)電阻，隨著線長度的增加，在源端測串聯(lián)電阻，隨著線長度的增加，在源端測得的得的100MHz時鐘信號。信號上升時間為時鐘信號。信號上升時間為0.5ns。Sichuan University5.11 短串接傳輸線的反射短串接傳輸線的反射電路板上線條常常要通過過孔區(qū)域（過孔就是傳輸中過孔就是傳輸中的瓶頸的瓶頸），或是要在元件密集區(qū)域布線。此時線寬必然變窄，特性阻抗變大。短傳輸線對信號影響的三個特性是（兩外因：兩外因：長度、長度、寬度，寬度，一內(nèi)因：一內(nèi)因：信號的上升時間信號的上升時間）： 突變段引起的時延（TD，長度）； 突變段的特性阻抗（Z0，寬度）； 信號的上升時間（

36、RT，上升邊）。如果時延大于上升時間，從電氣上講突變段就較長，反射系數(shù)將很大，反射系數(shù)的作用就很明顯。50Sichuan University5.11 短串接傳輸線的反射短串接傳輸線的反射如果線條的形狀造成阻抗從50W變?yōu)?5W，反射系數(shù)將為0.2。下圖給出了一些較長的傳輸線長的突變造成的反射信號和傳輸信號。51在傳輸線電路中，有一段電氣上較長且均勻的突變。當(dāng)突變的阻抗變化在傳輸線電路中，有一段電氣上較長且均勻的突變。當(dāng)突變的阻抗變化時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號（時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號（長串接阻抗變化單因素圖）長串接阻抗變化單因素圖）。Sichuan University5.11

37、 短串接傳輸線的反射短串接傳輸線的反射阻抗突變引起了信號來回振蕩，從而形成了反射噪聲。這就是要設(shè)計均勻特性阻抗互連線的原因。為了保持反射噪聲低于電壓擺幅5% ，就需要保證特性阻抗的變化率小于10%，這就是為什么電路板上阻抗的典型指標(biāo)為10%！52Sichuan University5.11 短串接傳輸線的反射短串接傳輸線的反射53一段短且均勻的突變。當(dāng)突變段的時延從信號上升時間的一段短且均勻的突變。當(dāng)突變段的時延從信號上升時間的0%上升上升到到40%時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號。時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號。Sichuan University5.11 短串接傳輸線的反射短串接傳輸線的

38、反射 在中間插入一段異變傳輸線時，不管在第一個界面處發(fā)生的反射如何，它總是在與第二個界面處發(fā)生的反射大小相等，方向相反，因為Z1和Z2值互換了。這樣，如果突變段長度很短，來自兩端的反射就可以互相抵消，對信號完整性的影響就可以忽略。如上圖所示。如果突變段的時延小于信號上升時間20%，它就不會造成問題。得到相同的經(jīng)驗法則，可允許的阻抗突變最大長度為：54RTLenmax如果突變段的時延小于信號上升時間如果突變段的時延小于信號上升時間20%，突變對信，突變對信號質(zhì)量造成的影響可以忽略。經(jīng)驗法則：突變段的長號質(zhì)量造成的影響可以忽略。經(jīng)驗法則：突變段的長度（度（in）應(yīng)小于信號上升時間（）應(yīng)小于信號上升

39、時間（ns）。）。例如信號上升時間為0.5ns，則長度小于0.5in(12.7mm)的連線就不會產(chǎn)生信號完整性問題。Sichuan University5.12 短樁線傳輸線的反射短樁線傳輸線的反射傳輸線中常常加上分支使信號到達(dá)多個輸出端。如果分支很短，稱為樁線（stubs）。因為所有的反射都必須考慮，所以樁線的影響很復(fù)雜。信號離開驅(qū)動器后，遇到了分支點。這時信號遇到的是兩段傳輸線的并聯(lián)阻抗，此阻抗較低，所以產(chǎn)生的負(fù)反射將回到源端。另一部分信號將沿兩個分支繼續(xù)傳播。當(dāng)樁線上的信號到達(dá)樁線末端時，它將反射回分支點。然后，再從分支點反射到樁線末端，就這樣在樁線上來回振蕩。同時，每當(dāng)與分支點發(fā)生交互

40、時，樁線中的部分信號將回到源端和遠(yuǎn)端。每個交界處都是一個反射點。55Sichuan University5.12 短樁線傳輸線的反射短樁線傳輸線的反射 決定樁線對信號影響程度的兩個重要因素是信號上升時信號上升時間和樁線的長度間和樁線的長度。假設(shè)樁線位于傳輸線的中間，并且其特性阻抗和主線的相同。圖給出了當(dāng)樁線長度從上升時間20%到60%時，仿真得到的反射信號和傳輸信號。56傳輸線電路中間有短樁線，而且樁線時延從信號上升時間傳輸線電路中間有短樁線，而且樁線時延從信號上升時間20%到到60%時，傳時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號。輸線上的反射信號和傳輸信號。Sichuan University5.1

41、2 短樁線傳輸線的反射短樁線傳輸線的反射一個大致的經(jīng)驗法則：如果樁線長度小于信號上升邊的空間延伸20%，其影響可以忽略。否則它對信號質(zhì)量就會有很大的影響，這時必須通過仿真來估計它是否可以接受。例如，如果驅(qū)動器的上升時間是1ns，則可以使用時延小于0.2ns的樁線，其長度大約為1in。又得到一個經(jīng)驗法則：57RTLstubmaxLstubmax表示樁線可允許的最大長度，單位為表示樁線可允許的最大長度，單位為in；RT表示信號上升時間，單位為表示信號上升時間，單位為ns。Sichuan University5.13 容性終端負(fù)載的反射容性終端負(fù)載的反射實際接收器有門輸入電容（約為2pF），另外接收

42、器封裝引線與返回路徑間約有1pF電容，如果傳輸線末端排列三個存儲器件，則負(fù)載可能為10pF。信號沿傳輸線到達(dá)末端理想電容時，決定反射系數(shù)的瞬態(tài)阻抗將隨時間變化：時域中電容的阻抗為：58dtdVCVZ Sichuan University5.13 容性終端負(fù)載的反射容性終端負(fù)載的反射如果信號上升時間小于電容的充電時間常數(shù)，那么最初電容器兩端的電壓將迅速上升，這時阻抗很小。隨著電容器充電，電容器兩端的電壓變化率dV/dt緩慢下降，這時電容器阻抗明顯增大。如果時間足夠長，電容器充電達(dá)到飽和，那么電容器就相當(dāng)于開路。因此反射系數(shù)隨時間變化。反射信號先下跌再上升先下跌再上升到開路情形（相當(dāng)于近于短路，凹

43、下去，最終相當(dāng)于開路）這個精確波形是由傳輸線特性阻抗、電容器電容量和信號上升時間決定。59dtdVCVZ Sichuan University5.13 容性終端負(fù)載的反射容性終端負(fù)載的反射下圖給出了電容器分別為2pF、 5pF和10pF時，仿真得到的反射信號和傳輸信號的波形。60對于上升時間為對于上升時間為0.5ns的信號，當(dāng)傳輸線電路遠(yuǎn)端容性負(fù)載的電容量分別為的信號，當(dāng)傳輸線電路遠(yuǎn)端容性負(fù)載的電容量分別為2pF、 5pF和和10pF時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號。時，傳輸線上的反射信號和傳輸信號。Sichuan University5.13 容性終端負(fù)載的反射容性終端負(fù)載的反射傳輸電壓模式

44、的長期效果就像是通過電阻向電容器充電。電容器對信號上升沿進(jìn)行濾波，對接收端信號來說，它就相當(dāng)于一個“時延累加器”。與RC電路充電方式非常相似，而RC電路中電容器兩端的電壓隨時間常數(shù)的指數(shù)增加，根據(jù)這一關(guān)系，可以估計出新信號升至幅度中間值的時延增加量，即時延累加。這時的時間常數(shù)為：10%90%的上升時間與時間常數(shù)的關(guān)系為：61RCeRC222290109010.Sichuan University5.13 容性終端負(fù)載的反射容性終端負(fù)載的反射 在帶容性負(fù)載的傳輸線末端，電壓的變化就是對RC的充電過程，其中C是負(fù)載的電容，R即傳輸線的特性阻抗Z0，則 如果傳輸線的特性阻抗為50W，電容為10pF，

45、則10-90充電時間約為1.1ns。如果初始信號的上升時間小于1.1ns，則傳輸線末端的容性負(fù)載將占主導(dǎo)地位并決定接收端的上升時間。如果初始信號的上升時間大于10-90充電時間，該末端電容將使信號的上升時間累加上10-90充電時間。 必須重視必須重視由傳輸線的特性阻抗和輸入接收器的容性負(fù)載決定的10-90充電上升時間。當(dāng)10-90RC上升時間與初始信號的上升時間相當(dāng)時，遠(yuǎn)端的容性負(fù)載就對時序有明顯的影響。62CZ0901022.Sichuan University5.14 連線中途的容性負(fù)載反射連線中途的容性負(fù)載反射 測試焊盤、過孔、封裝引線或中途短樁線，都起著集總電容器的作用。如果在靠近線條

46、的前端處接有接收器，信號邊沿下滑會產(chǎn)生問題。63Sichuan University5.14 連線中途的容性負(fù)載反射連線中途的容性負(fù)載反射對于遠(yuǎn)端，第一次經(jīng)過電容的傳輸信號并沒有受到太大影響。當(dāng)信號在末端發(fā)生反射后，它將向源端方向返回。這一次它到達(dá)電容器時，帶負(fù)值符號的部分信號將又反射回遠(yuǎn)端。這些反射回接收器的信號為負(fù)電壓，使接收端信號下降形成下沖。電容量越大，阻抗越小，負(fù)反射電壓越大，接收端的下沖電容量越大，阻抗越小，負(fù)反射電壓越大，接收端的下沖也越大。上升時間越短，電容器阻抗越小，下沖就越大。也越大。上升時間越短，電容器阻抗越小，下沖就越大。如果對于上升時間RT，電容量Cmax勉強(qiáng)可以接受

47、，這時如果上升時間減小，最大可允許的電容量也必須減小。上升時間與電容量比值的單位是歐姆，這正是時域中電容器的阻抗：64dtdVCVZcap Sichuan University5.14 連線中途的容性負(fù)載反射連線中途的容性負(fù)載反射因為，如果信號是線性上升邊，而且其上升時間是RT，則dV/dt等于V/RT，則電容器阻抗為：信號上升過程中，信號路徑與返回路徑之間好像存在一個并聯(lián)阻抗Zcap，并引起反射。65CRTRTVCVZcapSichuan University5.14 連線中途的容性負(fù)載反射連線中途的容性負(fù)載反射為了避免該阻抗造成嚴(yán)重問題，要求該阻抗大于傳輸線阻抗，即ZcapZ0，開始時，Z

48、cap5Z0對電容器和上升時間的要求用以下公式表示：66000555ZRTCZCRTZZcapmaxmaxSichuan University5.14 連線中途的容性負(fù)載反射連線中途的容性負(fù)載反射如果特性阻抗是50W，則所允許的最大電容為：為了避免容性突變造成過量的下沖噪聲，應(yīng)使電為了避免容性突變造成過量的下沖噪聲，應(yīng)使電容量（容量（pFpF）低于信號上升時間（）低于信號上升時間（nsns）的）的4 4倍。倍。這一粗略的限制說明如果系統(tǒng)上升時間為這一粗略的限制說明如果系統(tǒng)上升時間為1ns1ns，則不會影響信號質(zhì)量的容性突變約為則不會影響信號質(zhì)量的容性突變約為4pF4pF。67RTRTC0040

49、505.maxSichuan University5.15 連線中途容性負(fù)載的時延累加連線中途容性負(fù)載的時延累加容性負(fù)載產(chǎn)生的第一類影響是接收端的下沖噪聲。第二類影響則是遠(yuǎn)端信號接收時間的延遲和相應(yīng)緩慢。因為電容與傳輸線如同一個RC濾波器，所以傳輸信號的10-90上升時間將增加，信號超過電壓門限50%的時間也會滯后。傳輸信號的10-90上升時間約為：50%處的時延累加量稱為時延累加，約為：68CZCZ/.00222229010RCRTC/2Z0RCTD其中：RT10-90表示信號上升時間的10%到90%，單位為ns；T表示通過電壓門限50%的時延增加量，單位為ns；Z0表示傳輸線的特性阻抗，單

50、位為W。C表示容性突變，單位為nF。系數(shù)1/2是因為傳輸線的前一半是電容充電，后一般則使電容放電。所以使電容充電的有效阻抗實際上是特性阻抗的1/2。Sichuan University5.15 連線中途容性負(fù)載的時延累加連線中途容性負(fù)載的時延累加信號上升時間為50ps時，50W導(dǎo)線中的不同容性突變所引起的接收端時延增量，分別為50ps、125ps和250ps。69Sichuan University5.15 連線中途容性負(fù)載的時延累加連線中途容性負(fù)載的時延累加 例如，50W傳輸線中，對于2pF容性突變，傳輸信號的10-90上升時間約增加502pF=100ps，50%門限的時延累加約為0.550

51、2pF=50ps，上圖給出了對于三個不同的容性突變，接收端信號到達(dá)50%門限時，仿真得到的上升時間和時延。 很難使測試焊盤、接插件焊盤和過孔引起的容性突變低于1pF。每1pF焊盤約增加0.5501pF=25ps時延。 使用低特性阻抗（例如RAMBUS選擇28W）是減小時延累加影響的一種方法。對于同樣的容性突變，特性阻抗越低，時延累加就越小。70Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響71兩個臨近的兩個臨近的90度拐角、度拐角、 65mil寬的寬的50W W均勻傳輸線上均勻傳輸線上TDR響應(yīng)。原信號上升響應(yīng)。原信號上升時間為時間為50ps。Sichuan U

52、niversity5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響 任何均勻互連線中90度拐角一定會造成阻抗突變。 將90度拐角變成兩個45度拐角就可以減少這種影響，而使用線寬固定的弧形拐角比其它任何形狀的效果要好得多。 彎曲處的額外線寬是使拐角影響信號傳輸?shù)奈ㄒ粡澢幍念~外線寬是使拐角影響信號傳輸?shù)奈ㄒ灰蛩兀缤粋€容性突變。正是這個容性突變因素，它如同一個容性突變。正是這個容性突變引起了反射和傳輸信號的時延累加。引起了反射和傳輸信號的時延累加。72Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響如果拐角處導(dǎo)線的線寬固定，那么整根導(dǎo)線的線寬沒有變化，不會產(chǎn)生反射。可

53、以粗略地估計拐角處的額外金屬；右圖舉例說明了拐角是正方形的一部分。拐角肯定小于正方形，可以把它粗略近似成一個正方形金屬的一半。73拐角的額外區(qū)域可簡單估計為正方形的一半相當(dāng)于均勻傳輸線的中 途 掛 了 一 個0.1pF的小電容Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響根據(jù)正方形的電容量和導(dǎo)線的單位長度電容，可以估計出拐角的電容量：Ccorner=0.5Csq=0.5CLw導(dǎo)線的單位長度電容與特性阻抗之間的關(guān)系為：從而拐角處的電容量大約估計為：74083ZCrLw.倍線寬24083505000ZwZwwCCrrLcorner其中：CL表示單位長度電容，單位為p

54、F/in；W表示導(dǎo)線的線寬，單位為in；Z0表示導(dǎo)線的特性阻抗；r表示介電常數(shù)。Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響75有兩個臨近的90度拐角、65mil寬的50W均勻傳輸線實測和仿真的TDR響應(yīng)。源信號的上升時間約為50ps。圖中基于0.2pF電容的仿真結(jié)果明顯略微下移。Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響 上圖對比了測量響應(yīng)和中間有200fF集總電容的均勻傳輸線的仿真響應(yīng)。兩者非常吻合說明了兩個拐角造成的突變可以用一個200fF電容來模擬，它同200fF電容的簡單模型非常接近。由此可以得到一個簡單易記的經(jīng)驗

55、法則：5050W W傳輸線上一個拐角的電容量（傳輸線上一個拐角的電容量（fFfF，1010-15-15F F）約等于兩倍線）約等于兩倍線寬寬(mil)(mil)。對于高密度電路板中線寬為5mil的典型信號線，一個拐角的電容量大約為10fF(0.01pF)，該電容產(chǎn)生的反射噪聲如果對信號上升時間有影響，其數(shù)量級一定要在0.01/0.0043ps左右，而此電容引起的時延累加大約為0.5500.01pF=0.25ps，所以，如果信號的上升邊大于10ps，那么5mil寬導(dǎo)線上拐角的電容量不太可能對信號完整性有很大的影響。76Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響

56、過孔的影響：過孔的影響：過孔的電容量與筒狀孔壁的尺寸，以及頂層與底層的焊盤尺寸有密切的關(guān)系，其范圍從0.1pF至大于1pF。任何與信號線連接的過孔都可以看作是容性突變。在高速串接中，是導(dǎo)線上信號質(zhì)量的一個主要制約因素。77右圖給出了一塊10層板中15in長的均勻?qū)Ь€上分別有和沒有通孔時，測得的TDR響應(yīng)，其中導(dǎo)線的阻抗為58W，線寬為8mil，信號上升時間約為50ps。導(dǎo)線中，SMA接插件的過孔和線上通孔的電容量均為0.4pF。Sichuan University5.16 拐角和過孔的影響拐角和過孔的影響過孔可以近似為0.4pF電容，預(yù)測這單個過孔產(chǎn)生的時延累加大約為0.5500.4=10ps

57、，下圖說明信號的時延比沒有過孔時多9ps，與經(jīng)驗法則估值接近。78一個通孔和沒有孔時，沿均勻傳輸線傳播15in后的傳輸信號。圖中過孔的時延累加為9ps。Sichuan University5.17 多容性負(fù)載均勻分布有載線多容性負(fù)載均勻分布有載線如果在導(dǎo)線上分布了多個容性負(fù)載，而且間距小于上升邊的空間延伸，則每個容性突變處引起的反射就會相互抵消。對于信號而言，當(dāng)上升時間小于電容間的時延時，每個突變都是彼此獨立的。當(dāng)上升時間大于電容間的時延時，低阻抗區(qū)域相互交迭，導(dǎo)線的平均阻抗下降。 在有載線上，導(dǎo)線單位長度電容增加，特性阻抗降低，時延變長。均勻的無載傳輸線，特性阻抗、時延與單位長度電容和單位長

58、度電感之間的關(guān)系為：總時延79LLCLZ00LLCLLenTD00Z0表示無載傳輸線的特性阻抗，LL表示單位長度電感，單位為pH/in，C0L表示無載傳輸線的單位長度電容，單位為pF/in，Len表示導(dǎo)線長度，單位為in，TD0表示無載傳輸線的時延，單位為ps。Sichuan University5.17 多容性負(fù)載均勻分布有載線多容性負(fù)載均勻分布有載線若導(dǎo)線上每隔d1就有分布一個容性負(fù)載C1 ，則導(dǎo)線的單位長度分布電容從上升到C0L上升到(C0L+C1/d1)，從而導(dǎo)線的特性阻抗和時延變?yōu)椋?00001101110101101011/1/()(/)(1/()LLloadLLLLoadLLLC

59、LZZZCCdCCdCC dTDLen L CCdTDCC d80其中：Z0表示無載傳輸線的特性阻抗，單位為W；ZLoad0表示有載線的特性阻抗，單位為W；LL為單位長度電感，單位為pH/in；C0表示無載傳輸線單位長度電容，單位為pF/in；C1每個分立的電容量，單位為pF；D1表示兩個分立電容之間的距離，單位為in；Len為導(dǎo)線長度，單位為in；TD0表示無載傳輸線的時延，單位為ps； TDLoad為有載線區(qū)域的時延，單位為ps； Sichuan University5.17 多容性負(fù)載均勻分布有載線多容性負(fù)載均勻分布有載線 50W導(dǎo)線的單位長度電容約為3.4pF/in，當(dāng)附加的分布式容性

60、負(fù)載與此值相當(dāng)時，特性阻抗和時延就有明顯的改變。 隨著導(dǎo)線的特性阻抗的降低，用于終端端接的電阻也應(yīng)隨之降低。或者采用相反的做法，在有分布式電容的區(qū)域內(nèi)，通過減小線寬，使無載阻抗變大。這樣最后的效果就使得有載線的阻抗接近于期望阻抗值。81Sichuan University5.18 感性突變產(chǎn)生的反射感性突變產(chǎn)生的反射連接到傳輸線上的任何串聯(lián)連接都有相應(yīng)的串聯(lián)回路電感。所有改變信號所在層的過孔、串聯(lián)終端電阻、各種接插件、每一條飛線都有一些額外的回路電感，信號把這些回路電感認(rèn)為是附加在傳輸線上的突變。如果信號路徑上存在突變，則雖然信號路徑與返回路徑間有局部互感，回路電感也主要由信號路徑上的局部自感