传输线与特性组抗

1、传输线与特性组抗 第1页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第2页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日Bandwidth 頻帶寬度、頻寬此詞在無線電領域中原本是指其頻帶（Band）中，於最高頻率與最低頻率之間某種設備所能涵蓋的範圍而言。但後來在元件封裝與PCB組裝的領域中，也就是對數位訊號傳輸方面的敘述，卻是另指某一條傳輸線（Transmission Line，由訊號線、接地層與介質層三者所組成）系統中，對某種方波訊號進行波動之傳播（Propagation）時，其可靠之脈衝率（即每秒鐘有多少次方波，單位為Hz，亦即工作頻率或時脈速率）稱為頻寬，與前者意義並不

2、相同。對於多股訊號線（傳輸線三成員之一）所組成的“數據匯流排”（Data Bus）來說，其Bandwidth則是指單一訊號線中的脈衝率，再乘上平行傳輸的訊號線線數目所得最高的總Hz數，是一種系統工作頻率的上限，很難由字面上聯想到實際上的含意。這是原詞使用或轉用時的不夠謹慎，若按字面直譯時則極易混淆不清。以電腦主機板或附插板各元件間傳送數據（data）的速率而言，單股訊號線中是以每秒持續送出多少個位元組（Byte，大陸稱字元或碼流）為單位（Byte per Second，BPS），而一個Byte又等於8個Bit（位元或碼），每秒鐘送出多少個Bit（Hz）則稱為工作頻率或時脈頻率。若電腦之匯流排中

3、8條訊號線中，則可得到單一訊號線傳送BPS的8倍，此種單位時間內所能傳送BPS的上限也稱為頻寬。目前這種電腦語言的頻寬，與早先無線電的頻寬其意義已大不相同了。元件拉近傳輸線變短則可降低多股排線因遠近而先後到達之差時（skew）困擾。第3页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第4页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第5页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日Characteristic Impedance 特性阻抗是指當導體中有電子“ 訊號”方波之傳播時， 其電壓對電流的比值稱為“ 阻抗Impedance”。由於交流電路中或在高頻情況下，原已

4、混雜有其他因素（如容抗、感抗等 ）的“Resistance”，已不再只是簡單直流電的“歐姆電阻”（Ohmic Resistance），因而在此等高頻高速訊號傳輸電路中不再稱為“電阻”，而應改稱為“阻抗”。不過到了真正用到“Impedance阻抗”的交流電情況時，免不了會與一般家用低頻交流電（AC）的阻抗值Z發生混淆，為了有所區別起見，只好將高頻高速電子訊號者稱為“特性阻抗”（Z0）。電路板線路中的訊號傳播時，影響其“特性阻抗”的因素有線路的截面積、線路與接地層之間絕緣材質的厚度，以及其介質常數等三項。目前已有許多高頻與高傳輸速度的板子，已要求“特性阻抗”須控制在某一範圍之內（例如10%），則板

5、子在製造過程中，必須認真考慮上述三項重要的參數以及其他配合的條件。現場實測時均採專用機具（包含軟體程式），針對正確的板邊試樣去逐片量測，及格者才能出貨。唯有當多層板本身的特阻抗能與主動 IC 元件（如Driver與Receiver）之特性阻相匹配時 (例如10%)，才可減少雜訊的發生。第6页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第7页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第8页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第9页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第10页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第11页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第12页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第13页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第14页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第15页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第16页，共19页，2022年，5月20日，22点3分，星期日第17页，