阻抗:信号完整性中最令人困惑的术语
阻抗的任何其他名称…
在30多年的信号完整性教学中，我发现对于工程师，甚至那些在该领域工作多年的工程师来说，最令人困惑的话题是传输线的阻抗是什么?
它如此令人困惑的原因是，实际上有五种类型的阻抗，如果我们不小心提供限定词，我可能在谈论一种类型的阻抗，而你在考虑另一种类型的阻抗。
这里有五种类型的阻抗，因为它们适用于a均匀传输线的限定词。
的瞬时阻抗是信号沿均匀传输线传播时每一步所看到的阻抗，如图1所示。如果传输线的横截面是均匀的，则瞬时阻抗是恒定的。
图1所示。信号在均匀传输线上传播时，沿途每一步都有瞬时阻抗。
的特征阻抗是“表征”均匀传输线的瞬时阻抗的一个值。
的输入传输线阻抗在频域中是信号和返回路径之间的阻抗，在传输线的开始，在稳定状态下，在任何单一频率下。
的输入传输线阻抗在时域中是在传输线的起点，当我们向传输线施加一个阶跃电压信号时，信号和返回路径之间的阻抗。输入阻抗，在时域内不是恒定的。它随时间变化，并取决于源阻抗、信号上升时间和传输线的时间延迟。
的飙升阻抗传输线是一个比较老的术语，现在用的不多，也就是输入传输线阻抗在时域中，在最初的“浪涌时间”期间，信号沿着传输线向下传播之前，它反射回源。
当我们提到传输线的“阻抗”时，我们指的是哪一个?
均匀无损传输线的优点数字
只有两个术语可以描述a的电学性质制服,无损的传输线，特性阻抗(Z0)和时间延迟(TD)。从这两项，可以计算出所有其他阻抗。
当我们提到传输线的“阻抗”时，大多数时候，我认为我们指的是特征线路阻抗。这是一个值的瞬时阻抗信号将看到，因为它向下传播的线路。
但我也认为我们经常想知道输入当驱动器向传输线发射信号时所看到的传输线阻抗。这也是同样的问题，什么是负载的传输线的地方对驱动电路?回答这个问题的挑战是“视情况而定”。
传输线的输入阻抗在时域内并不是一个固有的数值，而是随时间而变化的，它取决于驱动器的源阻抗和线路另一端的终端。
传输线的输入阻抗
快速浏览一下驱动器驱动远端终止的均匀线的等效电路，如图2所示，可以看到两个极限:初始时间和长时间后。获得两者之间的阻抗是复杂的，需要进行电路仿真。
图2。由源电阻和终端阻抗驱动的传输线电路图，是德科技ADS。
从电路图中，我们看到传输线的初始阻抗是线路的瞬时阻抗。这与浪涌阻抗和特性阻抗相同。
发射到线路中的信号将沿着线路行进到终端，在那里它将被反射并返回到源。反射信号将在一个往返时间出现在源处，这是2倍的时间延迟(TD)。在2 × TD之前，在线的开始处不能出现关于反射和线的结束的信息。
在前2 x TD秒中，我们看到传输线的输入阻抗只是特性阻抗。
如果我们等一天，所有的反射都发生了，它们都消失了，我们看到的传输线的阻抗将是它的终端电阻。如果它是开放的，我们将看到一个开放的看着前面的传输线。如果终端是25欧姆，我们将在线路的输入端看到25欧姆。
在2 × TD和一天之间，由于所有的反射，我们看到的阻抗将以某种复杂的方式改变。我们看到的阻抗曲线取决于上升时间，源阻抗和终端阻抗，这些特性与传输线的固有特性无关。
一般来说，很难计算传输线前端的阻抗曲线，但使用上面的电路很容易模拟它。我们根据阻抗的定义计算输入阻抗为V/I。
在上面的电路中，我添加了一个电流表，这样我们就可以测量进入线路的电流，并在输入端模拟整个线路的电压。当上升时间比TD短时，我们可以通过查看输入来解析每个反射。
在本例中，TD = 1 nsec，我们寻找20 nsec。有足够的时间让所有的反射都消失。上升时间为0.5 nsec，小于2 × TD，因此我们可以分辨每个反射。
我选择源电阻为100欧姆，线路的终端为1000欧姆，与线路的50欧姆特性阻抗相比高，但不会太高。
图3。输入电压，进入线路的电流和传输线的计算输入阻抗，使用是德科技的ADS。
结论
无论源阻抗是什么，无论终端是什么，我们在线路开始处测量的初始阻抗总是线路的特征阻抗。但是，在2 × TD之后，线路的输入阻抗将发生变化，除非终端电阻=特性阻抗。
当我们问“线路的阻抗是多少?”最简单的答案是特征阻抗。当我们想知道驱动器看到的线路的阻抗时，答案是“视情况而定”。初始值总是特性阻抗。最终值总是行结束。但是它如何从初始到最终取决于所有的细节。
这就是为什么这不是一个简单的答案。这就是为什么在传输线上的反射会产生一系列的问题，除了反射信号在周围嗡嗡作响。
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