第章高频电路板的传输线设计.pptx

第章高频电路板的传输线设计.pptx

《第章高频电路板的传输线设计.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第章高频电路板的传输线设计.pptx（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业电路设计与制版电路设计与制版主讲教师：

董主讲教师：

董主讲教师：

董主讲教师：

董武武武武北京印刷学院北京印刷学院北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院信息工程学院信息工程学院电子信息教研室电子信息教研室电子信息教研室电子信息教研室EmailEmail:

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业第第3章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计一、传输线原理一、传输线原理二、传输线的时序分析二、传输线的时序分析三、传输线的反射三、传输线的反射四、传输线的串扰和四、传输线的串扰和3W布线原则布线原则五、传输线的设计原则五、传输线的设计原则第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业一、传输线原理一、传输线原理1、回路面积、回路面积2、电路板中传输线的结构、电路板中传输线的结构3、特征阻抗、特征阻抗4、传输线中信号的完整性、传输线中信号的完整性第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业传输线的定义传输线的定义：

把电子：

把电子系统系统中的电路板中的电路板铜模铜模走线、双绞走线、双绞线、同轴信号线等，都称为线、同轴信号线等，都称为传输线传输线传输线中有两条线传输线中有两条线：

信号路径、电流返回路径：

信号路径、电流返回路径回路面积的定义回路面积的定义：

指电流从信号源出发，通过走线到达：

指电流从信号源出发，通过走线到达接收端，再通过接收端，再通过接收端的地线接收端的地线返回信号源返回信号源，电流所流过的电流所流过的面积面积，称为回路面积，称为回路面积回路面积：

回路面积：

由由信号经过的走线信号经过的走线和和信号返回信号源的路径信号返回信号源的路径共同决定共同决定1、回路面积、回路面积Vs：

指：

指信号源信号源（指发出信号指发出信号的元器件的元器件），或电源，或电源接收端接收端：

指：

指接收信号的接收信号的元元器件，或器件，或负载负载第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业磁通最小化原理，回路面积越小越好：

磁通最小化原理，回路面积越小越好：

最佳的电流返回路径最佳的电流返回路径：

应该和信号路径：

应该和信号路径平行，而且靠近平行，而且靠近下面的返回路径：

下面的返回路径：

不好不好只有这样，信号路径和只有这样，信号路径和电流返电流返回路径回路径产生的产生的磁感线磁感线才会最大才会最大程度的程度的相互抵消相互抵消原因原因：

信号路径和返回路径上：

信号路径和返回路径上的电流的电流大小相等，方向相反大小相等，方向相反第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业高频信号的电磁干扰高频信号的电磁干扰EMI：

要求回路面积越小越好。

：

要求回路面积越小越好。

原因：

原因：

1）回路面积越大，此回路的周长越长，此回路上的电）回路面积越大，此回路的周长越长，此回路上的电流就会流就会产生更多的电磁波产生更多的电磁波，同时也会，同时也会接收更多的电磁波接收更多的电磁波2）根据）根据法拉第感应定律法拉第感应定律，闭合回路中的，闭合回路中的磁通量磁通量发生变发生变化时，会产生感应电流和感应电动势。

化时，会产生感应电流和感应电动势。

回路越大，产生的磁场越大，同时受到外部磁场的影回路越大，产生的磁场越大，同时受到外部磁场的影响越大，就会产生电磁干扰。

响越大，就会产生电磁干扰。

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业各种情况下的电流返回路径：

各种情况下的电流返回路径：

（1）只有一个电源和一个负载）只有一个电源和一个负载电流从电源的正极出发，经过负载后，回到电源电流从电源的正极出发，经过负载后，回到电源的负极的负极

（2）单层、双层电路板）单层、双层电路板单层、双层电路板：

适合于单层、双层电路板：

适合于低频低频电路电路没有铺地时没有铺地时：

返回电流从：

返回电流从接收端器件的地管脚接收端器件的地管脚出发，出发，经过地线经过地线，返回信号源，返回信号源有铺地时有铺地时：

返回电流从：

返回电流从接收端器件的地管脚接收端器件的地管脚出发，出发，经过铺地，选择一个经过铺地，选择一个电阻最小电阻最小的路径，返回信号源的路径，返回信号源电流到底沿着哪条路径返回？

电流到底沿着哪条路径返回？

电流总是从电流总是从阻抗最小阻抗最小的路径上流过的路径上流过第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业（3）多层电路板）多层电路板多层电路板：

适合高速信号多层电路板：

适合高速信号返回电流路径返回电流路径：

从接收端出发，从接收端出发，在信号走线的下方的在信号走线的下方的参考层参考层返回返回原因原因：

这条路径有：

这条路径有最小的阻抗最小的阻抗走线和下面的参考走线和下面的参考层示意图：

俯视图层示意图：

俯视图返回电流返回电流：

沿着沿着阻抗最小阻抗最小的的路径路径c返回返回注意注意：

每一个信号，都有一个：

每一个信号，都有一个电流返回路径电流返回路径横截面图：

横截面图：

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业走线和参考层中返回电流的分布：

走线和参考层中返回电流的分布：

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业参考层是地层的情况：

参考层是地层的情况：

返回电流返回电流：

从地层返回：

从地层返回第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业参考层是电源层的情况：

参考层是电源层的情况：

Ref1：

电源层电源层Ref2：

地层地层信号路径上的电流会在信号路径上的电流会在参考面电源层参考面电源层Ref1的的上表面上表面感应出感应出涡流涡流参考面地层参考面地层Ref2上的返回电流会在上的返回电流会在参考面电源层参考面电源层Ref1的的下表面下表面感应感应出出涡流涡流这两个涡流会这两个涡流会联通联通所以，闭合的所以，闭合的电流回路为：

电流回路为：

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业参考层地层分割的情况：

参考层地层分割的情况：

常见的模拟地、数字地分割常见的模拟地、数字地分割布线层布线层：

模拟信号在模拟地上方、下方布线，不能到数：

模拟信号在模拟地上方、下方布线，不能到数字地上方、下方布线字地上方、下方布线数字信号在数字地的上方、下方布线，不能到模拟数字信号在数字地的上方、下方布线，不能到模拟地上方、下方布线地上方、下方布线原因原因：

返回电流会经过：

返回电流会经过磁珠磁珠，使返回路径变大，同时还，使返回路径变大，同时还会影响对方的信号，并且受到对方信号的影响会影响对方的信号，并且受到对方信号的影响模拟地和数字地使模拟地和数字地使用一个用一个磁珠磁珠连接连接第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业电信号在传输线上怎么传输？

电信号在传输线上怎么传输？

电信号在传输线上传输，类似于电信号在传输线上传输，类似于水流水流流过一根长的流过一根长的水管子一样水管子一样水以波浪的形式流过水管水以波浪的形式流过水管：

电信号也是以波的形式：

电信号也是以波的形式在传输线中传输在传输线中传输水流过水管需要时间水流过水管需要时间：

电信号也需要花时间沿着传：

电信号也需要花时间沿着传输线传输输线传输水压的大小水压的大小：

类似于传输线中的电压：

类似于传输线中的电压水的流量水的流量：

类似于电荷的数量：

类似于电荷的数量单位时间内水的流量单位时间内水的流量：

类似于电流的大小：

类似于电流的大小第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业例子例子：

学生竞赛的电路板，返回电流设置不正确：

学生竞赛的电路板，返回电流设置不正确二层电路板二层电路板；左边一个地，右边一个地，使用磁珠；左边一个地，右边一个地，使用磁珠L2连接；连接；U1、U3、U5、U9驱动电机，电流很大；驱动电机，电流很大；U7有有5根线和左侧连接根线和左侧连接错误错误1）U7有有5根线的返回电流从根线的返回电流从L2返回，返回路径过大返回，返回路径过大低频电路板低频电路板：

如果电路板中有的芯片的电流大，也需要：

如果电路板中有的芯片的电流大，也需要考虑返回电流和回路面积考虑返回电流和回路面积第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业错误错误2）：

）：

U1、U3、U5、U9电源的返回电流也经过电源的返回电流也经过L2，而而U7的的5根线的返回电流也流过根线的返回电流也流过L2，由于由于U1、U3、U5、U9的返回电流很大，所以会影响的返回电流很大，所以会影响U7的的5根线根线的返回电流。

的返回电流。

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业改进方法：

改进方法：

1）在）在U7的的5根线下方，放置连接的根线下方，放置连接的地线地线，保证返回电，保证返回电流能够返回，和最小的电流回路面积流能够返回，和最小的电流回路面积2）增加一个粗（）增加一个粗（100mil）的地线，经过上方）的地线，经过上方S2处，直接连接到处，直接连接到P1的地管脚。

的地管脚。

保证保证U1、U3、U5、U9电源的返回电流的路径最小，电源的返回电流的路径最小，而且不影响而且不影响U7的的5根线的返回电流。

根线的返回电流。

第第33章章高频电路板的传输线设计高频电路板的传输线设计电路电路设计与制版设计与制版北京印刷学院北京印刷学院信息工程学院信息工程学院电子信息工程专业电子信息工程专业2、电路板中传输线的结构、电路板中传输线的结构分为分为微带线和带状线微带线和带状线1）微带线）微带线指只有一个参考平面的铜模走线指只有一个参考平面的铜模走线分为分为表面微带线表面微带线和和嵌入式微带线嵌入式微带线表面微带线表面微带线：

指电路板顶层和底层的走线，此走线附在：

指电路板顶层和底层的走线，此走线附在介质表面，暴露在空气