在高速設(shè)計中，可控阻抗板和線路的特性阻抗問題困擾著許多中國工程師,。本文通過簡單而且直觀的方法介紹了特性阻抗的基本性質(zhì),、計算和測量方法。

　　在高速設(shè)計中,，可控阻抗板和線路的特性阻抗是最重要和最普遍的問題之一,。首先了解一下傳輸線的定義：傳輸線由兩個具有一定長度的導(dǎo)體組成，一個導(dǎo)體用來發(fā)送信號,，另一個用來接收信號（切記“回路”取代“地”的概念）,。在一個多層板中，每一條線路都是傳輸線的組成部分,，鄰近的參考平面可作為第二條線路或回路,。一條線路成為“性能良好”傳輸線的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整個線路中保持恒定。

　　線路板成為“可控阻抗板”的關(guān)鍵是使所有線路的特性阻抗?jié)M足一個規(guī)定值,，通常在25歐姆和70歐姆之間,。在多層線路板中，傳輸線性能良好的關(guān)鍵是使它的特性阻抗在整條線路中保持恒定,。

　　但是,，究竟什么是特性阻抗？理解特性阻抗最簡單的方法是看信號在傳輸中碰到了什么,。當(dāng)沿著一條具有同樣橫截面?zhèn)鬏斁€移動時,，這類似圖1所示的微波傳輸。假定把1伏特的電壓階梯波加到這條傳輸線中,，如把1伏特的電池連接到傳輸線的前端（它位于發(fā)送線路和回路之間）,，一旦連接，這個電壓波信號沿著該線以光速傳播,，它的速度通常約為6英寸/納秒,。當(dāng)然，這個信號確實(shí)是發(fā)送線路和回路之間的電壓差,，它可以從發(fā)送線路的任何一點(diǎn)和回路的相臨點(diǎn)來衡量,。圖2是該電壓信號的傳輸示意圖。

　　Zen的方法是先“產(chǎn)生信號”,，然后沿著這條傳輸線以6英寸/納秒的速度傳播,。第一個0.01納秒前進(jìn)了0.06英寸，這時發(fā)送線路有多余的正電荷,，而回路有多余的負(fù)電荷,，正是這兩種電荷差維持著這兩個導(dǎo)體之間的1伏電壓差，而這兩個導(dǎo)體又組成了一個電容器,。

　　在下一個0.01納秒中,，又要將一段0.06英寸傳輸線的電壓從0調(diào)整到1伏特,，這必須加一些正電荷到發(fā)送線路，而加一些負(fù)電荷到接收線路,。每移動0.06英寸,，必須把更多的正電荷加到發(fā)送線路，而把更多的負(fù)電荷加到回路,。每隔0.01納秒,，必須對傳輸線路的另外一段進(jìn)行充電，然后信號開始沿著這一段傳播,。電荷來自傳輸線前端的電池,，當(dāng)沿著這條線移動時，就給傳輸線的連續(xù)部分充電,，因而在發(fā)送線路和回路之間形成了1伏特的電壓差,。每前進(jìn)0.01納秒，就從電池中獲得一些電荷（±Q）,，恒定的時間間隔（±t）內(nèi)從電池中流出的恒定電量（±Q）就是一種恒定電流。流入回路的負(fù)電流實(shí)際上與流出的正電流相等,，而且正好在信號波的前端,，交流電流通過上、下線路組成的電容,，結(jié)束整個循環(huán)過程,。過程如圖3所示。

　　線路的阻抗

　　對電池來說,，當(dāng)信號沿著傳輸線傳播,，并且每隔0.01納秒對連續(xù)0.06英寸傳輸線段進(jìn)行充電。從電源獲得恒定的電流時,，傳輸線看起來像一個阻抗器,，并且它的阻抗值恒定，這可稱為傳輸線路的“浪涌”阻抗（surge impedance）,。

　　同樣地,，當(dāng)信號沿著線路傳播時，在下一步之前,，0.01納秒之內(nèi),，哪一種電流能把這一步的電壓提高到1伏特？這就涉及到瞬時阻抗的概念,。

　　從電池的角度看時,，如果信號以一種穩(wěn)定的速度沿著傳輸線傳播，并且傳輸線具有相同的橫截面,，那么在0.01納秒中每前進(jìn)一步需要相同的電荷量,，以產(chǎn)生相同的信號電壓,。當(dāng)沿著這條線前進(jìn)時，會產(chǎn)生同樣的瞬時阻抗,，這被視為傳輸線的一種特性,，被稱為特性阻抗。如果信號在傳遞過程的每一步的特性阻抗相同,，那么該傳輸線可認(rèn)為是可控阻抗傳輸線,。

　　瞬時阻抗或特性阻抗，對信號傳遞質(zhì)量而言非常重要,。在傳遞過程中,，如果下一步的阻抗和上一步的阻抗相等，工作可順利進(jìn)行,，但若阻抗發(fā)生變化,，那會出現(xiàn)一些問題。

　　為了達(dá)到最佳信號質(zhì)量,，內(nèi)部連接的設(shè)計目標(biāo)是在信號傳遞過程中盡量保持阻抗穩(wěn)定,，首先必須保持傳輸線特性阻抗的穩(wěn)定，因此,，可控阻抗板的生產(chǎn)變得越來越重要,。另外，其它的方法如余線長度最短化,、末端去除和整線使用,，也用來保持信號傳遞中瞬時阻抗的穩(wěn)定。