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硬件开发者之路之——基于仿真分析的传输线理论初步

上一篇 / 下一篇  2018-01-20 20:31:41 / 个人分类:技术生涯

传输线,不仅仅是一条线

在电子系统设计中说到传输线就要涉及到电磁场、电磁波的相关知识,因此相对来说比较晦涩难懂,但是我们在设计中又会牵扯到,即使你没有意识到,即使在设计一般低速信号时也需要考虑,何况目前的数字电路朝着更高速的方向发展,有些设计点是基于经验和通行设计规范,今天简单的通过仿真来初步认识一下传输线的特性知识。
模型:在一般电路中,我们的电子电路模型是属于集总参数模型,就是电子电路作为单一特性参数来看待,忽略寄生参数。而传输线模型就是属于分布式参数,即考虑传输线的寄生参数。而寄生参数就是阻容感。基本模型如上图。
传输线的几种模型:
以常见的微带线为例(微带线就是在PCB表面的线,一边介质是空气)
传输线的特性阻抗Z0:特性阻抗就是指某种传输线类型的单位阻抗,Z0=根号L/C,表示的是基本属性。下图就是一个基本的传输线仿真模型。
关于传输线的长度等设置如上图,会自动计算特性阻抗。
结果波形图:可见输出和输入的波形差别
1、匹配电阻的作用:50欧姆匹配电阻,可见效果好很多。
2、匹配电阻阻值大小的影响:可以看出,阻值太小没有作用,而太大则造成时延增大,大约在100欧姆以下50欧姆左右比较合适。
3、匹配电阻的位置:可见匹配电阻在源端更合适。
4、传输线长的影响:仿真的是0-203cm长度变化,主要是时延的影响,可见在超过大约50cm后,时延很严重了。
5、传输线间串扰:下面分别是无匹配电阻和有匹配电阻时的线间串扰,可见匹配电阻对线间干扰影响较大,这个串扰主要出现在边沿。
6、传输线的辐射特性EMI:可见加上匹配电阻改善反射效果后,辐射强度变低。
小结:以上就是针对我们平时板级设计中的一些常见原则如端接电阻、线间距等进行仿真验证,便于直接的感受设计变化的差别,而在高速设计中,信号完整性PI/SI的前仿和后仿有很重要的作用,希望能不断学习,进步!

TAG: HyperLynx 传输线 仿真 设计 特性阻抗 硬件开发

 

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