传输线阻抗计算和布线技巧

在高速逻辑电路或高频电路中，印刷电路板的布线对PCB的电磁兼容性(EMC)和电路的性能有重要影响。本文介绍电路板上传输线的阻抗计算公式、信号线的布局原则和传输导线的长度估计表。
传输线阻抗计算公式


图1：传输导线模型
如图1所示，设单线的电感为Li，互感为M，线间电容为Ci，则特征阻抗Zo=√(Leff/C)，其中： Leff=L1+L2-2M，k=√(L1+L2)/M且C=C1+C2。


表1：传输导线的耦合系数k


图2：信号线的两种布局方法
如图2(a)所示，信号线与Vee或Vcc之间几乎没有耦合；而图2(b)中，信号线与Vee或Vcc的耦合良好。图2(b)的信号线布局方法，可以减少两个电路模块之间有效电感的数值，从而减少两个电路参考点之间的电压差。
PCB布线的规则


图3：信号线的布局方法
通过恰当地布线，可以设计出相互之间耦合很低的传输线。如图3所示，欲获得低耦合、小交调，一条传输导线到地之间的距离d必须小于该导线到与相邻的另一导线之间的距离。


图4：从包含PCB和输出电缆的电子产品中辐射信号
可以防止辐射的导线长度如图4所示，传输导线直接耦合到系统的参考点，通过一条无屏蔽线向其他的系统传输信号。这时，传输线、参考线、无屏蔽线三者可能构成一付天线，而驱动源就是IC本身。


表2：导线的参考长度
为了防止传输导线上的压降在输出电缆上激发出天线效应，导线的长度可以参考表2。