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s参数计算公式
传输线s参数计算公式传输线是一种用于传输电信号的导线或导缆，常见于通信、电力等领域。
为了描述传输线的性能和特性，人们引入了S参数，即传输线的散射参数。
传输线的S参数是通过测量电压和电流的幅值和相位来描述信号在传输线上的传播情况。
S参数可以提供关于传输线的反射、透射和散射等信息，是设计和分析传输线的重要工具。
传输线的S参数计算公式如下：S11 = Γ1+ = (ZL - Z0)/(ZL + Z0)S12 = Γ1- = 2Z0/(ZL + Z0)S21 = Γ2+ = 2ZL/(ZL + Z0)S22 = Γ2- = (Z0 - ZL)/(ZL + Z0)其中，S11表示输入端的反射系数，S12表示输入端的透射系数，S21表示输出端的透射系数，S22表示输出端的反射系数。
Z0为传输线的特性阻抗，ZL为传输线的负载阻抗。
通过计算S参数，可以得到传输线的特性阻抗、反射系数和透射系数等重要参数。
这些参数对于传输线的设计和分析非常关键。
在实际应用中，我们可以通过实验或仿真软件来测量或计算传输线的S参数。
首先，需要准备好测试仪器或仿真软件，设置好测试条件。
然后，将传输线连接到测试仪器或仿真软件，并进行信号的输入和输出。
最后，通过测量或计算得到传输线的S参数。
在传输线设计和分析中，S参数计算公式是一种非常有效的工具。
通过计算S参数，我们可以了解传输线的性能和特性，进而优化传输线的设计。
同时，S参数计算公式也可以用于传输线的故障诊断和故障定位，提高传输线的可靠性和稳定性。
传输线的S参数计算公式是一种重要的工具，可以帮助我们了解传输线的性能和特性。
通过计算S参数，我们可以得到传输线的反射系数、透射系数等重要参数，进而优化传输线的设计和分析。
在实际应用中，我们可以利用实验或仿真软件来计算传输线的S参数，以提高传输线的可靠性和稳定性。
线缆阻抗计算公式
线缆阻抗计算公式线缆阻抗是指电缆或导线对电流流动的阻碍程度，是电缆或导线的物理特性之一。
了解线缆阻抗的计算公式对于电气工程师和电子技术人员来说非常重要。
本文将介绍线缆阻抗的计算公式及其应用。
一、什么是线缆阻抗？线缆阻抗是指电缆或导线对电流流动的阻碍程度。
它是由电缆或导线的电感、电容和电阻等因素综合决定的。
电缆或导线的阻抗越大，通过它的电流越小；阻抗越小，通过它的电流越大。
二、线缆阻抗计算公式常见的线缆阻抗计算公式如下：1. 电缆或导线的电感阻抗计算公式：ZL = jωL其中，ZL为电感阻抗，j为虚数单位，ω为角频率，L为电感。
2. 电缆或导线的电容阻抗计算公式：ZC = 1 / (jωC)其中，ZC为电容阻抗，C为电容。
3. 电缆或导线的电阻阻抗计算公式：ZR = R其中，ZR为电阻阻抗，R为电阻。
4. 电缆或导线的总阻抗计算公式：Z = √(ZL^2 + ZC^2 + ZR^2)其中，Z为总阻抗，ZL为电感阻抗，ZC为电容阻抗，ZR为电阻阻抗。
三、线缆阻抗计算公式的应用线缆阻抗计算公式在电气工程和电子技术中具有广泛的应用。
1. 电缆设计：根据电缆的使用环境和要求，计算线缆的阻抗，选择适合的电缆材料和规格。
2. 信号传输：在数据通信中，为了保证信号的传输质量，需要计算线缆的阻抗，选择匹配的信号源和负载。
3. 电气系统分析：在电气系统中，计算线缆的阻抗有助于分析电路的特性和性能，确保电流和电压的稳定传输。
4. 高频电路设计：在射频电路设计中，计算线缆的阻抗有助于匹配电路的传输线和负载，提高电路的工作效率和性能。
线缆阻抗计算公式是电气工程和电子技术中必不可少的工具。
掌握线缆阻抗的计算方法，可以帮助工程师和技术人员设计和分析电路，提高电气系统的性能和可靠性。
同时，合理选择线缆材料和规格，可以有效降低能耗和成本，提高电缆的传输效率和质量。
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。
传输线阻抗详解
|传输线阻抗1、 反射与阻抗高速设计的入门，我们就知道，信号会反射，就像光线从空气射到玻璃，一部分光会折射，还有一些会被反射。
信号也一样，如果传输线的阻抗不一致，在阻抗跳变的地方，一部分能量继续传输，一部分能量会被反射回去。
在这个话题里，我们首先知道，阻抗不连续会引起信号反射。
当然，我们后面的话题会深入探讨：什么时候需要关注信号的反射，并不是所有的阻抗不连续都需要被关注。
2、阻抗可以有哪些话题那么，什么是传输线阻抗呢？先来看看传输线的分布参数等效模型：熟悉高速先生的朋友都知道，不到万不得已，我们不会给大家讲繁琐的公式推导，简单记住这个公式就好了：这是一个特征阻抗近似计算公式，式中L为分布电感，C为分布电容。
特征阻抗：这是使用频率非常高的一个专业术语，在各种定义中，笔者最喜欢的描述是：特征阻抗是沿线上分布电容和电感的等效，它的物理意义是，入射波的电压与电流的比值，或反射波的电压与电流的比值的负值。
这个定义方式直观明了地解释了很多高速设计问题，方便设计工程师去理解阻抗控制的概念。
注：在高速先生所有系列中，“阻抗”就指的是特征阻抗。
上一篇文章提到了微带线与带状线，以及他们分别代表的电磁场意义，现在我们简单看一下两种传输线结构的阻抗计算公式：微带线阻抗：带状线阻抗：还是一样的原则，我们不需要记公式，只需要记住各个元素和阻抗的比例关系，然后能在工作中灵活运用就好了：介电常数:材料性质的一种, 决定当单位电压下, 单位容量內材料可存储的静电能。
介电常数增大,阻抗减小。
线路到参考平面距离:距离增加阻抗增大线宽:线宽增加阻抗变小.铜厚:铜厚增加阻抗变小.相邻线间距（针对差分）:间距增大阻抗增大绿油厚度:厚度增加阻抗变小案例1：某PCB板上的走线比较密，只能用比较小的线宽，通过计算发现阻抗超过了标准，在板材不变（介电常数不变）的情况下，可以通过减小层间距离来实现阻抗控制。
案例2：某PCB板，板厚1.2mm，需要设计成10层板。
PCB线路板阻抗计算公式
PCB线路板阻抗计算公式现在关于PCB线路板的阻抗计算方式有很多种，相关的软件也能够直接帮您计算阻抗值，今天通过polar si9000来和大家说明下阻抗是怎么计算的。
在阻抗计算说明之前让我们先了解一下阻抗的由来和意义：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。
特征阻抗推导
特征阻抗推导
特征阻抗是指电磁波在介质或导体中传播时遇到的阻力。
在推导特征阻抗时，通常使用两种方法：波动法和微分法。
1. 波动法：通过考虑电磁波在传播过程中的波动性质，可以推导出特征阻抗。
具体步骤如下：
- 假设电磁波以速度v在介质中传播，其波长为λ。
- 在介质中选择一个面积为A的截面，通过该截面的电磁波功率为P。
- 根据能量守恒原理，电磁波功率P应与通过截面的能流密度有关，即P = v · A · S，其中S为能流密度。
- 特征阻抗Z为通过截面的电磁波功率和截面上电场强度E 之间的比值，即Z = P / (E^2 / 2μ) = 2μvS / E^2，其中μ为介质的磁导率。
- 由此可得到特征阻抗和能流密度之间的关系Z = 2μvS = E / H，其中E为电场强度，H为磁场强度。
2. 微分法：通过应用麦克斯韦方程组，可以推导出特征阻抗。
具体步骤如下：
- 根据麦克斯韦方程组，有旋度定律∇ × E = -∂B / ∂t和∇ × H = ∂D / ∂t，其中E为电场强度，B为磁感应强度，H为磁场强度，D为电位移矢量。
- 在无耗介质中，电场强度E和磁场强度H满足E = ZH，其中Z为特征阻抗。
- 将∇ × E和∇ × H展开，利用麦克斯韦方程组，可以将特征阻抗表示为Z = √(μ / ε)，其中μ为介质的磁导率，ε为介质的电容率。
以上是两种常用的推导特征阻抗的方法，具体推导过程可能根据不同情况和假设略有差异。
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。