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传输线原理
传输线原理指的是在电信领域中，用来传输高频电信号的电缆或导线。
其基本原理是利用电磁波在导线或电缆中的传播特性来传输信号。
在传输线中，主要有两种模式的信号传播：差模模式和共模模式。
差模模式是指信号在两个导线之间以相反的极性传播，而共模模式是指信号以相同的极性在两个导线上共同传播。
传输线的传输特性主要包括电阻、电感、电容和导纳等参数。
电阻表示传输线中电流受到阻碍的程度，电感表示在传输信号时线路对磁场的反应，电容表示在线路上存储电荷的能力，导纳则表示电流与电压之间的关系。
在传输线中，信号的传输速度和衰减程度取决于传输线的特性阻抗。
如果输入端和输出端的特性阻抗相等，就可以实现信号的完美传输。
否则，会出现信号的反射和衰减现象。
为了保持信号的完整性，传输线中常采用匹配网络来匹配源和负载的阻抗。
匹配网络可以使信号在传输线中保持一致的特性阻抗，从而最大限度地减少信号的反射和衰减。
此外，传输线还会受到信号的串扰影响。
串扰是指传输线上的两个信号相互干扰，使得接收信号的质量下降。
为了减少串扰效应，可以采用屏蔽措施或增加信号之间的间隔。
总之，传输线原理是通过合理设计电路和选用合适的传输线，
使得高频信号能够在电路中稳定传输，减少信号衰减和串扰，确保信号的质量和完整性。
高速线路PCB设计：传输线效应在高速线路中，由于传输线阻抗变化的问题，会有一部分的信号能量被反射，假设信号是一个跑步的人，人从A端想要跑到B端，在人经过线路每一块的导体时都会改变其电压值，一开始他在阻抗为50Ω的线路上跑，碰到过孔时阻抗的变化会产生让其速度变慢并产生一定的反弹，一直到终端为1MΩ时，此时几乎带着100%的能量被反弹回A端，反弹到A端时，由于A端为25Ω，会有一部分能量被留住，一部分能量被反弹，反弹的能量约为初始值的1/3。
而这1/3的信号再次到达B端后，又会被反射，以此类推。
在示波器上可以看到信号的上升沿和下降沿产生振荡直至能量减弱信号幅度随之减小。
基于上述模型，传输线会对整个电路设计带来一下效应：反射信号、延时和时序错误、多次跨越逻辑电平门限错误、过冲与下冲、串扰、电磁辐射信号轮廓失真信号在接收端将被反射，信号轮廓将失真。
失真变形的信号对噪声的敏感性、EMI若显著增加，这可能会造成整改系统的失效。
反射信号产生的主要原因：过长的布线、未进行阻抗匹配的接收端、未进行阻抗匹配的传输线（由于过量电容、电感的阻抗失配）信号延时信号在逻辑电平的高、低门限之间变化时，信号迟滞不跳变。
过多的信号延时可能导致时序错误和元器件功能混乱，通常在多个接收端时会出现问题。
信号延时产生的主要原因：驱动过载、布线过长信号电平错误信号的振荡发生在逻辑电平门限附近，在跳变的过程中可能多次跨越逻辑电平门限，导致逻辑功能紊乱。
信号过冲与下冲布线太长或信号变化太快都可以导致过冲与下冲发生，虽然大多数芯片器件接收端有输入保护二极管，但有时这些过冲电平会远远超过器件的电压范围，导致器件损坏。
信号串扰在一根信号线上有信号通过时，与之相邻的信号线上会感应出相关信号，异步信号和时钟信号更容易产生串扰。
解决串扰的方法：移开发生串扰的信号或屏蔽被严重干扰的信号。
信号距离地平面越近，或者加大线间距，都可以减少串扰的发生。
电磁辐射电流流过导体会产生磁场。
《高速串行总线信号完整性分析》篇一摘要：本文主要探讨高速串行总线中信号完整性的重要性、影响信号完整性的主要因素及其对系统性能的影响。
通过对信号完整性的深入分析，我们提出了有效的设计策略和改进措施，以提高信号完整性和系统的整体性能。
一、引言随着现代电子技术的发展，高速串行总线已成为数据传输的主要手段。
然而，在高速传输过程中，信号完整性成为一个关键问题。
信号完整性的好坏直接影响到系统的性能和可靠性。
因此，对高速串行总线信号完整性的分析具有重要的实际意义。
二、信号完整性的定义及重要性信号完整性是指信号在传输过程中保持其形状、幅度、时间和相位关系的能力。
在高速串行总线中，由于传输线效应、反射、电磁干扰等的影响，信号完整性可能受到损害，导致系统性能下降，甚至出现错误。
因此，保证信号完整性是提高系统性能和可靠性的关键。
三、影响信号完整性的主要因素1. 传输线效应：传输线效应是高速串行总线中影响信号完整性的主要因素之一。
由于传输线的特性阻抗与驱动器和接收器的阻抗不匹配，会导致反射、振荡等现象，从而影响信号的完整性。
2. 电磁干扰：电磁干扰是另一个影响信号完整性的重要因素。
外部电磁场和电流可能会对传输的信号产生干扰，导致信号失真或衰减。
3. 串扰：串扰是指不同传输线之间的耦合效应，它会导致信号的误读或畸变，从而影响信号的完整性。
四、信号完整性对系统性能的影响信号完整性的好坏直接影响到系统的性能和可靠性。
信号失真或衰减可能导致数据的误读或丢失，从而影响系统的正常工作。
此外，由于反射和振荡等现象，可能会增加系统的噪声和功耗，降低系统的稳定性和可靠性。
五、提高信号完整性的设计策略和改进措施1. 优化传输线设计：通过合理设计传输线的长度、阻抗等参数，以减小传输线效应对信号完整性的影响。
2. 电磁屏蔽：通过合理的电磁屏蔽设计，减小外部电磁场对传输的信号的干扰。
3. 串扰控制：通过优化布线、增加地线层等方式，减小不同传输线之间的耦合效应，从而控制串扰对信号完整性的影响。
传输线理论与分析方法传输线是电子系统中常见的一种重要组成部分，它用于在电路之间传输信号或能量。
在现代通信和电子设备中，传输线的理论和分析方法具有重要的意义。
本文将介绍传输线理论的基本原理和常用的分析方法。
一、传输线的基本原理传输线是由两个或多个导体构成的电路连接线路。
它们可以是导线、导轨、传感器等，常见的传输线包括同轴电缆和微带线。
传输线的特性主要由电线的参数以及介质参数决定。
其中，导线的电阻、电感和电容对信号的传输和衰减起着重要的作用，而介质的介电常数和介电损耗则影响着信号的传播速度和衰减程度。
传输线理论的基本原理是基于麦克斯韦方程组，其中包括麦克斯韦方程和电流连续性方程。
通过对麦克斯韦方程组进行适当的变换和处理，可以得到传输线上的电压和电流之间的关系，并进一步分析传输线的特性。
二、传输线的分析方法1. 传输线的参数测量为了准确地分析和设计传输线，首先需要测量传输线的参数。
传输线的重要参数包括特性阻抗、波速和传播常数等。
特性阻抗是指传输线上的单位长度阻抗，波速是指电磁波在传输线上的传播速度，传播常数是指电磁波在传输线上沿着传输线方向传播所需的时间。
通过合适的测试仪器和方法，可以准确地测量这些参数。
2. 传输线的传输方程传输线的传输方程用于描述传输线上电压和电流之间的关系。
传输方程是基于传输线上的电压和电流的时域分布特性推导得到的，它是解析传输线性能和响应的重要工具。
传输方程可以通过求解麦克斯韦方程组得到，常见的传输方程有时域传输方程和频域传输方程两种。
3. 传输线的等效电路模型为了方便对传输线进行分析和设计，可以使用等效电路模型来简化传输线的复杂性。
常见的传输线等效电路模型有lumped模型和distributed模型。
lumped模型将传输线视为集中元件，其中的电阻、电感和电容等参数可以简化为一个等效元件。
distributed模型则将传输线视为无限个微元件组成的网络，可以更精确地描述传输线的行为。
电路中的传输线信号传输与传输特性的分析随着电子技术的发展，电路中的传输线在信号传输中发挥着重要的作用。
本文将对电路中的传输线信号传输和传输特性进行详细分析。
一、传输线的基本原理传输线是一根具有一定长度的导线或导体，在电路中用于传输信号。
在理解传输线信号传输之前，我们首先需要了解传输线的基本原理。
传输线的基本构成包括导线、绝缘层和外层绝缘材料。
导线传输信号的同时会存在电磁场的产生。
当信号传输到线路末端或遇到阻抗不匹配时，信号会发生反射和折射现象，这就是传输线传输特性的重要表现之一。
二、传输线信号传输的标准和方法在电路设计中，传输线信号传输需要满足一定的标准和方法，以保证信号的稳定传输和减少误差。
1. 信号传输的标准在传输线信号传输中，需要遵循一定的标准。
例如，传输线上的信号应具有良好的波形，不应有明显的变形和畸变；信号传输速率应达到一定的要求，以满足特定的传输需求等。
2. 信号传输的方法为了实现传输线信号的稳定传输，常用的方法包括匹配阻抗、抑制反射和减少信号衰减等。
匹配阻抗是指使传输线与发射器、接收器之间的阻抗相同，以减少信号的反射和畸变；抑制反射是通过在传输线上加入阻抗匹配网络或终端电阻来减少信号的反射；而信号衰减则是通过选择合适的传输线类型、调整传输线长度等方式来降低信号的衰减。
三、传输线的传输特性分析为了更好地了解传输线信号传输的特性，我们需要对传输线的传输特性进行分析。
主要有以下几个方面：1. 传输线上信号的传输速度传输线上信号的传输速度是指信号在传输线上的传播速度。
传输速度受到传输线自身的电学和磁学特性的影响，通常用传输线上的传播常数来表示。
2. 信号的衰减和失真在传输线上，信号会随着传输距离的增加而发生衰减。
传输线的特性阻抗、传输线的长度以及传输介质的损耗等因素都会影响到信号的衰减情况。
此外，由于传输线存在电磁互感和电容效应等，信号还可能发生失真。
3. 信号的反射与终端匹配当信号传输到传输线末端或遇到阻抗不匹配时，会发生信号的反射。
实验五传输线布线不连续的效应一、原理说明当讯号的速度越来越快、印刷电路板的层数越来越多及其上的布线越来越复杂时，各种布线方式所引起的杂散效应就必须慎重考虑而不可忽视，尤其是高速电路，否则将严重影响讯号的质量(signalintegrity)。
本实验将探讨四种布线常发生的不连续现象，即布线宽度不连续、直角弯曲布线、分歧布线及板层穿孔等所引起杂散电容或电感效应。
(一)布线宽度不连续(trace-widthdiscontinuity)：从实验三知道只要传输线的布线宽度不同则其特性阻抗就不同，因此阻抗就会不匹配。
阻抗不匹配就会有反射现象发生，讯号反射会造成振铃现象进而使讯号发生过激(overshoot)及欠激(undershoot)，导至降低噪声免疫准位(noisemargin)或增加讯号的建立时间(settlingtime)，严重的话会使得讯号变形(distortion)造成电路发生错误动作，因此必须了解布线宽度不连续对电路的影响程度为何？传输线的特性阻抗Zo=(L/C)1/2，布线越细则其阻抗越大，表示电感效应越大。
反之，布线越宽则其阻抗越小，表示电容效应越大。
因此由细变宽的布线可视为是一个等效电容(equivalentcapacitance)的存在，而由宽变细的布线可视为是一个等效电感(equivalentinductance)的存在。
图5.1(a)及(b)分别为布线宽度由细变宽的示意图及等效电路图，电容值C 可由经验公式(5-1)计算得 出，必须注意应用此公式只有在满足εr <10及1.5<w 2/w 1<3.5时误差才会比较小。
1)-(5pF/m 17.3log 6.12)33.2log 1.10(12--+=r r l w w C εε 图 5.2(a)及(b)分别为布线宽度由宽变细的示意图及等效电路图，电感值L 可由经验公式(5-2)计算得知。
2)-(5 2,1,122⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=w Zo w Zo o L πμ W1 W2 (a) (b) 图5.1 布线宽度由细变宽的(a)示意图及(b)等效电路图 CW1 W2L 图5.2 布线宽度由宽变细的(a)示意图及(b)等效电路图(二)直角弯曲布线(right-anglebends)：直角弯曲布线在印刷电路板上是非常普遍的事情，但是弯曲布线会造成布线不连续(即布线宽度不同)，特性阻抗(characteristicimpedance)会改变因而产生讯号反射的现象，可能引起讯号失真或变形。
传输线理论与特性分析传输线是一种用于将电信号传输或传递能量的导线或导体系统。
它在电子通信领域中起着至关重要的作用。
本文将对传输线的理论和特性进行分析，探讨其在通信领域中的重要性和应用。
一、传输线的定义和基本原理传输线是由两根或多根导线组成的导体系统，常用于高频信号传输或传递能量。
传输线可以是电缆、微带线、同轴电缆等。
它是以电磁波的形式传输信号，其传输过程受到电磁场的影响。
传输线的基本原理是电磁波在导线中的传播。
当信号通过传输线传输时，导线上会形成横向电磁场和纵向电磁场。
横向电磁场是电信号在传输线上传播时产生的，而纵向电磁场是信号在传输线上传输时形成的。
二、传输线的特性1. 传输线的传输常数：传输常数描述了电磁波在传输线中传播的速度和衰减性能。
传输常数通常由传输线的电感和电容决定。
2. 传输线的阻抗：传输线的阻抗是指传输线两个导线之间的电压和电流之间的比值。
阻抗决定了信号在传输线上的传输方式和能量传输效率。
3. 传输线的衰减：传输线的衰减是指信号在传输过程中逐渐减弱的情况。
衰减会导致信号质量的下降和传输距离的限制。
4. 传输线的延迟：传输线的延迟是指信号在传输线上传播所需要的时间。
延迟会对实时性要求较高的应用产生影响。
5. 传输线的波阻抗：传输线的波阻抗是指当传输线上存在电磁波时，电磁波与传输线之间的阻抗。
波阻抗决定了信号在传输线上的传输特性。
三、应用领域1. 通信系统：传输线在通信系统中被广泛应用。
例如，光纤通信系统中的光纤可以看作一种传输线，用于传输光信号。
同样，微带线和同轴电缆等传输线也被用于传输高频信号。
2. 高速数字系统：在高速数字系统中，传输线用于将信号从一个点传输到另一个点，确保信号的稳定和准确性。
例如，计算机内部的总线系统就是一种传输线。
3. 射频电子学：在射频电子学中，传输线被广泛应用于天线、收发器和射频模块等设备中，用于传输无线电频率信号。
4. 电力传输系统：电力输送线也可以看作是一种传输线，用于将电能从发电厂输送到用户。
数字时钟信号经pcb走线传输后振幅降低,参考电平抬高的原因
数字时钟信号在PCB（印刷电路板）走线传输后，可能会遇到振幅降低和参考电平抬高的问题。
这主要是由于信号在传输过程中的损耗和阻抗不匹配所导致的。
下面将详细分析这两个问题的原因：
1. 振幅降低：
传输线效应：在PCB板上，信号的传输是通过走线进行的。
这些走线具有电阻、电容和电感等特性，这些特性会导致信号的振幅在传输过程中逐渐降低。
信号反射：当信号在传输过程中遇到阻抗突变时，部分信号能量会反射回源端，导致到达接收端的信号振幅降低。
介质损耗：PCB板本身具有介电常数，信号在传输过程中会因为介质的介电损耗而损失部分能量。
2. 参考电平抬高：
串扰：当信号在PCB板上传输时，其附近的走线或组件可能会对其产生干扰，导致参考电平抬高。
电源噪声：电源噪声可能会对信号产生干扰，导致参考电平抬高。
热效应：随着电路板的运行，其温度会发生变化，这可能会导致板上的组件性能发生变化，从而影响参考电平。
为了解决这些问题，可以考虑以下方法：
1. 选择具有低电阻、低电容和低电感特性的传输线，以减少信号的损耗。
2. 在传输线的末端使用终端匹配电阻，以减少信号反射。
3. 选择具有低介电常数的PCB材料，以减少介电损耗。
4. 优化PCB布局和布线，以减少串扰和电源噪声的影响。
5. 使用适当的去耦技术，以减少电源噪声和热效应的影响。
数字时钟信号在PCB走线传输后出现振幅降低和参考电平抬高的原因主要是由于传输过程中的损耗和阻抗不匹配所导致的。
为了解决这些问题，需要采取一系列措施来优化信号的传输过程。
實驗五傳輸線佈線不連續的效應一、原理說明當訊號的速度越來越快、印刷電路板的層數越來越多及其上的佈線越來越複雜時，各種佈線方式所引起的雜散效應就必須慎重考慮而不可忽視，尤其是高速電路，否則將嚴重影響訊號的品質(signal integrity)。
本實驗將探討四種佈線常發生的不連續現象，即佈線寬度不連續、直角彎曲佈線、分歧佈線及板層穿孔等所引起雜散電容或電感效應。
(一) 佈線寬度不連續(trace-width discontinuity)：從實驗三知道只要傳輸線的佈線寬度不同則其特性阻抗就不同，因此阻抗就會不匹配。
阻抗不匹配就會有反射現象發生，訊號反射會造成振鈴現象進而使訊號發生過激(overshoot)及欠激(undershoot)，導至降低雜訊免疫準位(noise margin)或增加訊號的建立時間(settling time)，嚴重的話會使得訊號變形(distortion)造成電路發生錯誤動作，因此必須了解佈線寬度不連續對電路的影響程度為何？傳輸線的特性阻抗Zo=(L/C)1/2，佈線越細則其阻抗越大，表示電感效應越大。
反之，佈線越寬則其阻抗越小，表示電容效應越大。
因此由細變寬的佈線可視為是一個等效電容(equivalent capacitance)的存在，而由寬變細的佈線可視為是一個等效電感(equivalent inductance)的存在。
圖5.1(a)及(b)分別為佈線寬度由細變寬的示意圖及等效電路圖，電容值C 可由經驗公式(5-1)計算得出，必須注意應用此公式只有在滿足εr <10及1.5<w 2/w 1<3.5時誤差才會比較小。
1)-(5 pF/m 17.3log 6.12)33.2log 1.10(12--+=r r l w w C εε圖5.2(a)及(b)分別為佈線寬度由寬變細的示意圖及等效電路圖，電感值L 可由經驗公式(5-2)計算得知。
2)-(5 2,1,122⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=w Zo w Zo o L πμ W1 W2 (a) (b) 圖5.1 佈線寬度由細變寬的(a)示意圖及(b)等效電路圖C W1W2 L 圖5.2 佈線寬度由寬變細的(a)示意圖及(b)等效電路圖(二) 直角彎曲佈線(right-angle bends)：直角彎曲佈線在印刷電路板上是非常普遍的事情，但是彎曲佈線會造成佈線不連續(即佈線寬度不同)，特性阻抗(characteristic impedance)會改變因而產生訊號反射的現象，可能引起訊號失真或變形。
传输线效应详解
传输线效应详解
基于上述定义的传输线模型，归纳起来，传输线会对整个电路设计带来以下效应。
• 反射信号Reflected signals
• 延时和时序错误Delay & TIming errors
• 多次跨越逻辑电平门限错误False Switching
• 过冲与下冲Overshoot/Undershoot
• 串扰Induced Noise (or crosstalk)
• 电磁辐射EMI radiaTIon
5.1 反射信号
如果一根走线没有被正确终结(终端匹配)，那幺来自于驱动端的信号脉冲在接收端被反射，从而引发不预期效应，使信号轮廓失真。
当失真变形非常显着时可导致多种错误，引起设计失败。
同时，失真变形的信号对噪声的敏感性增加了，也会引起设计失败。
如果上述情况没有被足够考虑，EMI 将显着增加，这就不单单影响自身设计结果，还会造成整个系统的失败。
反射信号产生的主要原因：过长的走线；未被匹配终结的传输线，过量电容或电感以及阻抗失配。
5.2 延时和时序错误
信号延时和时序错误表现为：信号在逻辑电平的高与低门限之间变化。
