怎样计算传输线的特征阻抗
一直有很多人问我阻抗怎么计算的人家问多了我想给大家
⼀直有很多⼈问我阻抗怎么计算的⼈家问多了我想给⼤家⼀直有很多⼈问我阻抗怎么计算的. ⼈家问多了,我想给⼤家整理个材料,于⼰于⼈都是个⽅便.如果⼤家还有什么问题或者⽂档有什么错误,欢迎讨论与指教!在计算阻抗之前,我想很有必要理解这⼉阻抗的意义。
传输线阻抗的由来以及意义传输线阻抗是从电报⽅程推导出来(具体可以查询微波理论)如下图,其为平⾏双导线的分布参数等效电路:从此图可以推导出电报⽅程取传输线上的电压电流的正弦形式得推出通解定义出特性阻抗⽆耗线下r=0, g=0 得注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平⾯波的波阻抗定义)特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出.Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不⼀致所求出的电报⽅程的解不⼀致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域⾥,⽐如反射,串扰,电源平⾯切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来.叠层(stackup)的定义我们来看如下⼀种stackup,主板常⽤的8 层板(4 层power/ground 以及4 层⾛线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8下⾯熟悉下在叠层⾥⾯的⼀些基本概念,和⼚家打交道经常会使⽤的Oz 的概念Oz 本来是重量的单位Oz(盎司)=28.3 g(克)在叠层⾥⾯是这么定义的,在⼀平⽅英尺的⾯积上铺⼀盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下介电常数(DK)的概念电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺⼨的真空电容量Co之⽐为介电常数：-ε＂ε = Cx/Co = ε＇Prepreg/Core 的概念pp 是种介质材料,由玻璃纤维和环氧树脂组成,core 其实也是pp 类型介质,只不过他两⾯都覆有铜箔,⽽pp 没有.传输线特性阻抗的计算⾸先,我们来看下传输线的基本类型,在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线,对于他们的区分,最简单的理解是,微带线只有 1 个参考地,⽽带状线有2个参考地,如下图所⽰对照上⾯常⽤的8 层主板,只有top 和bottom ⾛线层才是微带线类型,其他的⾛线层都是带状线类型在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm,差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求⼀般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度⾼度. 在此假设板厚为 1.6mm,也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我们假设以如下的叠层来⾛线先来计算微带线的特性阻抗,由于top 层和bottom 层对称,只需要计算top 层阻抗就好的,采⽤polar si6000,对应的计算图形如下:在计算的时候注意的是:1,你所需要的是通过⾛线阻抗要求来计算出线宽W(⽬标)2,各⼚家的制程能⼒不⼀致,因此计算⽅法不⼀样,需要和⼚家进⾏确认3,表层采⽤coated microstrip 计算的原因是,⼚家会有覆绿漆,因⽽没⽤surface microstrip 计算,但是也有⼚家采⽤surface microstrip 来计算的,它是经过校准的4,w1 和w2 不⼀样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下⽽腐蚀,因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)5,在此没计算出精确的60Ohm 阻抗,原因是实际制程的时候⼚家会稍微改变参数,没必要那么精确,在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看再计算出L5 的特性阻抗如下图记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图,实际上的差异从字⾯来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2在计算差分阻抗的时候和上⾯计算类似,除所需要的通过⾛线阻抗要求来计算出线宽的⽬标除线宽还有线距,在此不列出选⽤的图是在计算差分阻抗注意的是:1,在满⾜DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时⼜满⾜其单端阻抗,因此我通常选择的是先满⾜差分阻抗(很多是电流模式取电压的)再考虑单端阻抗(通常板⼚是不考虑的,实际做很多板⼦,问题确实不算⼤,看样⼦差分线还是⾛线同层同via 同间距要求⼀定要符合)特性阻抗公式(含微带线,带状线的计算公式)a.微带线(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为⾛线的铜⽪厚度，H为⾛线到参考平⾯的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。
传输线特征阻抗
传输线特征阻抗近年来，高速设计领域一个越来越重要也是越来越为设计工程师所关注议题就是受控阻抗的电路板设计以及电路板上互联线的特征阻抗。
然而，对于非电子的设计工程师来说，这也是一个最容易混淆也最不直观的问题。
甚至很多的电子设计工程师对此也同样感到困惑。
这篇资料将对特征阻抗作一个简要而直观的介绍，希望帮助大家了解传输线最基本的品质。
什么是传输线？什么是传输线？两个具有一定长度的导体就构成传输线。
其中的一个导体成为信号传播的通道，而另外的一个导体则构成信号的返回通路（在这里我们提到信号的返回通路，实际上就是大家通常理解的地，但是为了叙述的方便，暂且忘掉地这一概念。
）。
在一个多层的电路板设计中，每一个PCBS联线都构成传输线中的一个导体，该传输线都将临近的参考平面作为传输线的的第二个导体或者叫做信号的返回通路。
什么样的PCBS联线是一个好的传输线呢？通常如果在同一个PCB互联线上特征阻抗处处保持一致，这样的传输线就成为高质量的传输线。
什么样的电路板叫做受控阻抗的电路板？受控阻抗的电路板是指PCB板上所有传输线的特征阻抗符合统一的目标规范，通常是指所有传输线的特征阻抗的值在25Q 至IJ70Q之间。
从信号的角度来考察考虑特征阻抗最行之有效的办法是考察信号沿着传输线传播时信号本身看到了什么。
为简化问题的讨论起见，假定传输线为微波传输带（microstrip）类型，并且信号沿传输线传播时传输线各处的横断面保持一致。
给该传输线加入幅度为1V的阶跃信号。
阶跃信号是一个1V的电池，由前端接入，分别连接在信号线和返回通路之间。
在接通电池的瞬间，信号电压波形将以光速在电介质中行进，速度通常约为6英寸/ns（信号为什么行进如此快速，而不是接近电子传播的速度大约1cm/s,这是另外一个话题，这里不做进一步介绍）。
当然在这里信号仍然具有常规的定义，信号定义为信号线与返回通路上的电压差，总是通过测量传输线上任何一点与之临近的信号返回通路之间的电压差值来获得。
传输线理论期末总结
传输线理论期末总结一、引言传输线理论是电磁场理论在电磁波传输中的应用，是电路理论与电磁场理论的结合。
传输线理论应用广泛，主要用于信号传输、功率传输、阻抗匹配等领域。
本篇总结将对传输线理论的基本原理、参数、特性等进行概述，以及在实际应用中的一些注意事项。
二、传输线的基本原理1. 传输线的基本结构传输线是由两个导体构成的均匀、无损耗的线路，通常是平行的。
传输线可以是平面的，也可以是三维的。
常见的传输线有两线制传输线（两根导线）、同轴线（内外两层金属导体）、微带线（介质模块和一侧有金属层）、光纤（传输光信号）等。
2. 传输线的特性阻抗传输线中的特性阻抗是指在线路的某一截面上，正向行波与反向行波之间的电压与电流之比。
特性阻抗是传输线的一个重要参数，对信号的传输和匹配等有重要影响。
常见的传输线有50欧姆的同轴线和75欧姆的同轴线。
3. 传输线的传输方程传输线的传输方程是描述传输线上电压和电流关系的微分方程。
根据传输线的结构和电磁学原理可以推导出不同类型传输线的传输方程。
传输方程可以由麦克斯韦方程组推导出来。
4. 传输线的传输特性传输线的传输特性是指传输线上电压、电流、功率等参数随时间和空间变化的规律。
传输特性包括传输速度、传播损耗、幅度响应、相位延迟等。
传输线的特性决定了信号在传输线上的传播过程和传输质量。
三、传输线参数的计算与分析1. 传输线的参数传输线的参数包括电感、电容、电阻和导纳。
这些参数在传输线建模和分析中起着重要作用。
电感和电容决定了传输线的频率响应和传输速度，电阻决定了传输线的传输损耗，导纳决定了传输线的阻抗匹配特性。
2. 传输线参数的计算传输线参数可以通过传输线的几何结构、介质材料和频率等因素计算得到。
例如，同轴线的电感和电容可以通过导体几何尺寸和介质材料的电学常数计算得到。
微带线的参数可以通过线宽、线距和介质材料等参数计算得到。
3. 传输线参数的分析传输线参数的分析可以用于评估传输线的性能和优化设计。
阻抗计算公式、polar-si9000(教程)
一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教!在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义。
传输线阻抗的由来以及意义传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路:从此图可以推导出电报方程取传输线上的电压电流的正弦形式得推出通解定义出特性阻抗无耗线下r=0, g=0 得注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义)特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出.Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来.叠层(stackup)的定义我们来看如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的Oz 的概念Oz 本来是重量的单位Oz(盎司)=28.3 g(克)在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下介电常数(DK)的概念电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co之比为介电常数：ε = Cx/Co = ε'-ε"Prepreg/Core 的概念pp 是种介质材料,由玻璃纤维和环氧树脂组成,core 其实也是pp 类型介质,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有.传输线特性阻抗的计算首先,我们来看下传输线的基本类型,在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线,对于他们的区分,最简单的理解是,微带线只有1 个参考地,而带状线有2个参考地,如下图所示对照上面常用的8 层主板,只有top 和bottom 走线层才是微带线类型,其他的走线层都是带状线类型在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm,差分线阻抗要70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度.在此假设板厚为1.6mm,也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我们假设以如下的叠层来走线先来计算微带线的特性阻抗,由于top 层和bottom 层对称,只需要计算top 层阻抗就好的,采用polar si6000,对应的计算图形如下:在计算的时候注意的是:1,你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)2,各厂家的制程能力不一致,因此计算方法不一样,需要和厂家进行确认3,表层采用coated microstrip 计算的原因是,厂家会有覆绿漆,因而没用surface microstrip 计算,但是也有厂家采用surface microstrip 来计算的,它是经过校准的4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀,因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)5,在此没计算出精确的60Ohm 阻抗,原因是实际制程的时候厂家会稍微改变参数,没必要那么精确,在1,2ohm 围之我是觉得没问题6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看再计算出L5 的特性阻抗如下图记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图,实际上的差异从字面来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2在计算差分阻抗的时候和上面计算类似,除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距,在此不列出选用的图是在计算差分阻抗注意的是:1,在满足DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗,因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的)再考虑单端阻抗(通常板厂是不考虑的,实际做很多板子,问题确实不算大,看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)特性阻抗公式(含微带线,带状线的计算公式)a.微带线(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为走线的铜皮厚度，H为走线到参考平面的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。
传输线阻抗测量方法
传输线阻抗测量方法
传输线阻抗这东西呢，就像是传输线的一个小脾气，咱得想办法搞清楚它。
一种常见的方法就是用网络分析仪。
这网络分析仪就像个超厉害的小侦探。
把传输线接到网络分析仪上，它就能给咱挖出很多关于传输线阻抗的信息呢。
它可以在不同的频率下测量，就像在不同的场景下观察传输线的表现。
还有一种土办法哦，叫电压电流法。
这就比较直接啦。
咱在传输线上加个已知的电压，然后再测量流过它的电流。
就像给传输线喂个已知大小的食物，然后看看它吃的时候流了多少口水（电流）。
根据欧姆定律，阻抗不就等于电压除以电流嘛。
不过呢，这种方法有时候会有点小误差，就像咱们自己估算东西，不太精准啦。
驻波比法也挺有趣的。
当传输线有反射的时候就会产生驻波啦。
通过测量驻波比，咱就能推算出传输线的阻抗。
这就好比看水面上的波纹，从波纹的情况能知道水里的一些状况。
但是呢，这个方法对测量的环境要求有点高哦，周围不能有太多干扰，不然就像在吵闹的集市里听悄悄话，很难听清楚啦。
时域反射法也很神奇。
它是给传输线发送一个脉冲信号，然后看这个信号反射回来的情况。
就像咱往一个洞里扔个小石子，看它弹回来的样子来判断洞的情况。
根据反射信号的幅度和时间延迟等信息，就能算出传输线的阻抗啦。
传输线特性阻抗(精)
传输线特性阻抗传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟，在这里，我们主要讨论特性阻抗。
传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。
传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。
分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数，给定某一种传输线，这些参数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。
一个传输线的微分线段l可以用等效电路描述如下：传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示：从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。
传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。
传输线可等效为：Z0 就是传输线的特性阻抗。
Z0描述了传输线的特性阻抗，但这是在无损耗条件下描述的，电阻上热损耗和介质损耗都被忽略了的，也就是直流电压变化和漏电引起的电压波形畸变都未考虑在内。
实际应用中，必须具体分析。
传输线分类当今的快速切换速度或高速时钟速率的PCB 迹线必须被视为传输线。
传输线可分为单端（非平衡式）传输线和差分（平衡式）传输线，而单端应用较多。
单端传输线路下图为典型的单端（通常称为非平衡式）传输线电路。
单端传输线是连接两个设备的最为常见的方法。
在上图中，一条导线连接了一个设备的源和另一个设备的负载，参考（接地）层提供了信号回路。
信号跃变时，电流回路中的电流也是变化的，它将产生地线回路的电压降，构成地线回路噪声，这也成为系统中其他单端传输线接收器的噪声源，从而降低系统噪声容限。
这是一个非平衡线路的示例，信号线路和返回线路在几何尺寸上不同高频情况下单端传输线的特性阻抗（也就是通常所说的单端阻抗）为：其中：L为单位长度传输线的固有电感，C为单位长度传输线的固有电容。
单端传输线特性阻抗与传输线尺寸、介质层厚度、介电常数的关系如下：与迹线到参考平面的距离（介质层厚度）成正比与迹线的线宽成反比与迹线的高度成反比与介电常数的平方根成反比单端传输线特性阻抗的范围通常情况下为25Ω至120Ω，几个较常用的值是28Ω、33Ω、50Ω、52.5Ω、58Ω、65Ω、75Ω。
线缆阻抗计算公式
线缆阻抗计算公式
线缆阻抗计算公式是用来计算线缆阻抗的数学公式，它在电子工程领域中起着重要的作用。
线缆阻抗是指在电路中传输信号时线缆对信号的抵抗程度，是线缆的一个重要参数。
线缆阻抗计算公式的一般形式为Z = √(L/C)，其中Z表示线缆的阻抗，L表示线缆的电感，C表示线缆的电容。
这个公式是根据电磁学理论推导出来的，可以帮助工程师们准确地计算线缆的阻抗。
线缆阻抗计算公式的推导过程比较复杂，涉及到电磁学、微积分等多个学科的知识。
在实际工程中，我们可以通过测量线缆的电感和电容来得到线缆的阻抗值，也可以通过使用计算软件进行计算。
线缆阻抗的大小对于电路的设计和信号传输有着重要的影响。
在高频电路中，线缆的阻抗要与信号源的阻抗匹配，以保证信号的传输质量。
如果线缆的阻抗与信号源的阻抗不匹配，会导致信号的反射和衰减，从而影响信号的传输效果。
在实际应用中，我们可以根据需要选择不同阻抗的线缆。
常见的线缆阻抗有50欧姆和75欧姆两种，分别用于不同的应用场景。
例如，50欧姆线缆常用于无线通信和射频传输，而75欧姆线缆常用于电视信号传输。
除了线缆的阻抗，还有其他一些因素也会影响信号的传输质量。
例如，线缆的长度、材料、绝缘层等都会对信号的传输产生影响。
因
此，在实际设计中，我们需要综合考虑这些因素，选择合适的线缆来满足设计需求。
线缆阻抗计算公式是电子工程领域中的重要工具，它可以帮助工程师们准确地计算线缆的阻抗。
通过合理选择线缆阻抗，我们可以提高电路的传输质量，保证信号的稳定传输。
因此，在电子工程中，掌握线缆阻抗计算公式是非常重要的。
传输线阻抗和介电常数
传输线阻抗和介电常数（实用版）目录1.传输线的基本概念2.传输线阻抗的定义和计算方法3.介电常数的定义和影响因素4.传输线阻抗和介电常数对信号传输的影响5.应用实例正文1.传输线的基本概念传输线（Transmission line）是电子工程中一种用于信号传输的电路，通常由两个平行的导线组成，分别是信号线和地线。
在信号传输过程中，导线电阻和电感等因素会导致信号衰减和失真，因此研究传输线的性质对于保证信号质量至关重要。
2.传输线阻抗的定义和计算方法传输线阻抗（Impedance）是指信号在传输线上遇到的阻力，用 Z 表示。
阻抗是电阻（R）和电感（XL）的复合，即 Z=R+jXL，其中 j 是虚数单位。
阻抗的单位是欧姆（Ω）。
传输线阻抗的计算方法通常采用波动方程法。
对于一条均匀传输线，波动方程可以表示为：Z = √(L/C) * exp(-j * β * l)，其中 L 是传输线的电感，C 是传输线的电容，β是相速，l 是传输线的长度。
3.介电常数的定义和影响因素介电常数（Dielectric constant）又称相对电介质常数，是用来描述绝缘材料在电场中极化程度的物理量。
介电常数的大小反映了介质在电场作用下产生极化的能力。
介电常数的单位是真空介电常数，通常用 K 表示。
介电常数的大小受多种因素影响，如材料性质、温度、电场强度等。
不同材料的介电常数差异很大，例如空气的介电常数约为 1，而硅的介电常数约为 10000。
4.传输线阻抗和介电常数对信号传输的影响传输线阻抗和介电常数对信号传输有重要影响。
首先，阻抗会影响信号的衰减和传输速率。
当传输线阻抗与信号源阻抗不匹配时，会导致信号反射，从而降低信号传输的质量。
其次，介电常数会影响传输线的电容和电感，进而影响阻抗。
对于高频信号传输，介电常数较小的绝缘材料具有更好的传输性能。
5.应用实例在实际应用中，传输线阻抗和介电常数的研究对于设计和优化通信系统、射频电路和信号传输线路具有重要意义。