硬件开发者之路之——基于仿真分析的传输线理论初步

来源：EETOP 行者无疆（论坛usrname:ICNO.1） 的博客

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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！

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