PCB 阻抗测量技术 安捷伦科技（中国）有限公司：孙灯亮 PCB 传输线的特征阻抗和差分阻抗 现代的智能手机，计算机，通信设备等电子产品都内含复杂的PCB，这些PCB 上的传输线负责把各种芯片连接在一起，并进行互相通信。 图 1 现代高速电路中的传输线互连 衡量PCB 上传输线的最重要指标是特征阻抗，或叫特性阻抗，简称阻抗。PCB 传输线的特征阻抗不是直流电阻，它属于长线传输中的概念。在高频范围内，信号传输过程中，信号边沿到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个瞬态电流 I，而如果信号的瞬态电压为 V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为 ，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗 。信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。 图 2 传输线用等效的集中参数电路 RLCG 描述 传输线的特征阻抗 主要与传输线的结构有关系。把传输线分成一小段一下段，如图 2所示，每一段用等效的集中参数 RLCG 电路表示，传输线即可用电报方程来表达： 电报方程的通解为： 其中： 为传播常数 为特征阻抗 由于R, G 远小于 jw L，jw C， 所以通常所说的特征阻抗或阻抗是指： 这个是最终的特征阻抗公式，从公式中可见，传输线的特征阻抗只与寄生电感和寄生电容有关，而与频率没有关系，单位也直接用欧姆来表示。 寄生电感和寄生电容与传输线结构和介电常数有关，而介电常数与频率也有一些关系，所以特征阻抗与频率也有微弱的关系。 PCB 中常见的几种传输线结构如图 3 所示。 图 3 PCB 中常见的单端传输线结构 微带线指的是处于PCB 板外层的线路。微带线的电场穿透两种不同的介电质，相对较难控制阻抗。空气的介电常数较 PCB 为低，所以整体微带线的等效介电常数较低（约为2）。信号在微带线上的传输速率较快（约为每英寸 145ps）。因为在微带线分布在 PCB 的表面，可以节省层数进行高密度布线，但是较容易受到干扰。 带状线是指处于PCB 板内层的线路。带状线的电场只在 PCB 的范围内，相对较易控制阻抗。带状线周围介质的介电常数较高（约为4.4），信号传输速度相对较慢（约为每英寸185ps）。因为在 PCB 的里面，所以不容易受干扰。 图 4 微带线和带状线电场和磁场分布 对于微带线或带状线，都有如下特征：阻抗与走线...
