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素材： Ittbank，电子森林
在设计电路图时，器件引脚之间的布线是理想化的，但实际电路板需要用具有一定宽度、长度、厚度的导线连接，相邻的导线通过电磁作用相互影响，实际布线具有一定的阻抗、电感、电容电阻为了确保PCB符合设计的性能，必须根据电磁场理论有效地设计“传输线”。
我相信传输线(Transmission Line，TL )的概念在信号完整性分析中占有重要地位。 这次简单地学习了基本的概念和特性。
系统是整个设备(Device )和连接)。 电路图中常用的是关注、在集成电路的制造中，多晶硅、铝线或铜线可以用于布线的实现。 包装中的bonding wire可能会使用铝线或金线。 平板pcb的走线通常使用铜线等。
那么，实际的互连等效模型应该如何表示它？ 图1显示了一个简单的示意图。 理想的布线当然没有考虑其布线电阻、电容、电感等电气特性，其特点是等电位(无延迟)。 当然，根据需要，也可以简单地与集合的l、r或c等效。 或者使用复杂的RC模型、LC模型。 最后，可能是更完整的RLGC模型。
图1
那么，有必要随时考虑RLGC模型吗？ 当然，不是那样的。 这对于电路中成千上万的连接也是不现实的。 图2示出了简单的简化等效场景。
图2
众所周知，信号在导线中的传递本质上不是电子的移动，而是电磁场在接近光速的位置传播。 实际的传播速度由材质的相对介电常数r和相对磁导率r决定。 如果知道传输线路的长度l，则可以获得传输线路的延迟量td=l/v。
图3
重点分析RLGC模型。 既然以有限速度传播，信号传播就有优先权。 图4显示的是无限长传输线路中的某一点x和无限小增量dx的模型。 这里，r、l、g、c为传输线的每单位长度的电阻、电感、电导和电容。 电压和电流都是位置x和时间t的函数，在偏微分方程中，当位置增量dx无限接近0时，得到有名的传输路径方程，也称为电报方程(telegraph equation )。
图4
对传输线路方程式进行拉式变换，求出得到的位置为x的信号和x=0的信号的关系。 如图5中式所示。 其中被称为传播常数(propagation constant )。 表示信号在传输路径中传输时，随传输距离x和频率而变化。 实部影响单位距离的振幅衰减，虚部影响单位距离的相位延迟。
图5
关于传输线路的阻抗计算，图6表示思路。 首先，假设无限长传输路径的输出阻抗为Z0，则如图6(a )所示。 如图5 ) b所示，在) a的基础上，增加无限小长dx，即使取得极限dx0，阻抗也应该保持Z0。 最终得到的阻抗Z0的公式。 可以看出这是与频率和RLGC相关的量。 当然，如果不考虑r和g，也就是LC模型的话，也称为无损传输路径(Lossless TL )模型。 其阻抗是所谓的无损传输路径的特性阻抗(L/C ) ^0.5，而不管频率如何。
图6
当然，为了在实际传输路径中保持阻抗恒定，避免阻抗不连续。 传输线路需要在其全长上具有均匀性(uniform )。 图7是一些常见的pcb遍历(trace )的横截面图。 包括常见的双绞线、同轴线、微带线、带状线等剖面图。 在需要控制传输线特性阻抗的情况下，需要控制导线的宽度、厚度、间距等来设计l和c，以达到控制阻抗的目的。 例如常见的50欧姆。
center">图7关于阻抗还可以形象地从信号的角度理解，信号在通过传输线的过程中需要对线上电容进行充电，对于一定的输入信号幅度，瞬时电流的大小反映了瞬时阻抗（ instantaneous impedance），如果传输线在其传输的路径上是均匀的，信号能"看到"的阻抗就是固定的。如图8所示。
图8
之所以要讨论传输线的特征阻抗，是因为在信号的传输过程遇到了阻抗不连续（不相等）就会出现信号的反射（Reflection）现象。也就是部分信号在不连续点继续前进，部分折返朝源端传播。对于这种情况有反射系数的定义。如图9，当传输线出现阻抗为Z0和ZT的不连续处，需要通过反射电压Vr的定义才能满足边界条。从而得到反射系数Kr的定义，即反射电压Vr和入射电压Vi的比例。
图9
反射现象会影响到信号完整性，在实际的传输线应用中，当传输线设计是均匀一致时，为减小和避免反射问题，通常也需要传输线两端的终端匹配的问题，通过端接电阻达到匹配目的，尽可能的使Kr接近0。降低由阻抗不连续引起的反射量。
所以，理想的连线和现实的导线是有差别的。平时遇到的各种坑，不是说理论就这样，往往需要考虑也实际情况。
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