高頻傳輸線管理知識理論(編輯修改稿)
2025-07-15 13:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的頻率: 66MHz, 100MHz, 120MHz, 133MHz, 200MHz, 266MHz，愈來愈高。給予數(shù)位IC一個(gè)工作頻率。理想化的數(shù)位信號或時(shí)鐘脈衝真實(shí)世界中的數(shù)位信號的上升時(shí)間 Risetime, Trise頻寬(Bandwidth): (1.) Rise Time 與 頻寬( Bandwidth, BW) 的關(guān)係 (Bandwidth : the highest frequency that is significant, 簡單而言就是能確保訊號不變的最高頻率) BW( in GHz) * Risetime( in ns ) Example : Risetime = 1 ns, Bandwidth = GHz or 350 MHz Bandwidth = 1 GHz, Risetime = ns or 350 ps ※ 對於IC封裝接線、連接器或線纜，決定其所需頻寬是根據(jù)時(shí)脈(clock)信號的上升時(shí)間，而非時(shí)脈信號的頻率。 ※ 頻寬越大，代表更高頻的訊號成份可以存在，使的一個(gè)脈波 訊號更接近方波=Rise time 減少。 ※ 頻寬大的傳輸線，代表它可以承載較高頻訊號，有更高的資 料傳送量。(2.) PC CPU Clock Frequency 與 Rise time, Bandwidth的關(guān)係 T = 15 * Rise time ※T是週期，f是clock frequency。 ※CPU的內(nèi)部頻率與主機(jī)板上的頻率不同，CPU的內(nèi)頻通常是 主機(jī)板上的clock frequency再倍頻(x3, x4)上去。 BW= 5 * Clock Frequency Example : 133MHz PC 660 MHz 時(shí)域, 頻域, 與傅立葉分析 (TimeDomain, FrequencyDomain, and Fourier Analysis)傅立葉分析的基礎(chǔ):“任何週期性函數(shù),f(t),都可以展開成一連串sin函數(shù)和cos函數(shù)的疊加”where the expansion coefficients are其中, , T是函數(shù)f(t)的週期, wo是f(t)的基本頻率, a1, a2,a3,..., 及b0,b1,b2,b3,...等係數(shù)稱為f(t)的傅立葉係數(shù), 可以由簡單的積分計(jì)算出來。及是函數(shù)f(t)的第n階諧波(n‘th harmonic)。換言之, 一個(gè)週期函數(shù)可以被改寫成許多諧波的疊加(n=0,1,2,3,4,......), 當(dāng)n愈大, 此諧波的頻率(nwo)愈高。an 及bn 的絕對值也可以視為是函數(shù)f(t)的頻譜成份。通常經(jīng)過傅立葉分析，可發(fā)現(xiàn)偶次諧波大小為零，只剩下奇次諧波。例子: Step Function, T=1, trise = bo = b1 = b3 = b5 = b7 = b9 = b11 = f(t) = (wot) +(3wot) (5wot) +(7wot) (9wot) +(11wot)+..............f(t) = (wot) f(t) = (wot) +(3wot)f(t) = (wot) +(3wot) (5wot)f(t) = (wot) +(3wot) (5wot) +(7wot)f(t) = (wot) +(3wot) (5wot) +(7wot)(9wot) f(t) = (wot) +(3wot) (5wot) +(7wot)(9wot) +(11wot)頻寬(Bandwidth, BW):對一個(gè)時(shí)間函數(shù)f(t), 它的高頻諧波在某一特定頻率( say, Fo)以上的部份數(shù)值很小, 可以忽略不計(jì), 這時(shí), 頻率Fo稱為f(t)的頻寬。Bandwidth:“The highest sine wave frequency ponent that is significant”“ 不同的 Risetime, trise , 的時(shí)鐘脈衝波形俱有不同的頻寬 ”T = 1, trise= 例子:T = 1, trise= bo = bo = b1 = b1 = b3 = b3 = b5 = b5 = b7 = b7 = b9 = b9 = b11 = b11 = 一階諧波, bo + b1 cos(wot)前五階諧波, bo + b1 cos(wot) + b3 cos(3wot)+ b5 cos(5wot)前三階諧波, bo + b1 cos(wot) + b3 cos(3wot)前九階諧波, bo + b1 cos(wot) + b3 cos(3wot)+ b5 cos(5wot) + b7 cos(7wot) + b9 cos(9wot)前七階諧波, bo + b1 cos(wot) + b3 cos(3wot)+ b5 cos(5wot) + b7 cos(7wot)傳輸線 ( Transmission Line ) 及傳輸線的理論 Transmission Line : 由兩金屬導(dǎo)體(signal amp。 ground)與介電物質(zhì)構(gòu)成 的信號傳輸線。傳輸線的特性(特徵阻抗, Propagation Delay,etc.)由導(dǎo)體的幾何形狀, 介質(zhì)的特性 (主要是介電常數(shù), ) 決定。傳輸線的連續(xù)電路模型: Distributed Circuit Representation for a Real Transmission Line, or Loosy Transmission Line : 因?yàn)樾盘栐趥鬟f中會(huì)衰減。 R(電阻) : Resistance, W/m L(電感):Inductance, H/m C(電容): Capacitance, F/m G(電導(dǎo)):Conductance, 1/WmNote: 這裏的R,L,C都是單位長度的電阻, 電容, 電感及電導(dǎo), 不同 於一般的電阻, 電容, 電感及電導(dǎo), 注意它們的單位。項(xiàng)目解釋：Ｒ：用電阻來代表轉(zhuǎn)換為熱的能量損耗，與導(dǎo)體本身與電鍍物質(zhì)有關(guān)。Ｇ：用電導(dǎo)來表示電流在介電材料內(nèi)的損耗。Ｌ：用電感來描述磁能，與導(dǎo)體大、中、長、短、粗、細(xì)有關(guān)。Ｃ：用電容來描述電能，與介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，介電常數(shù)有關(guān)。利用電路學(xué)的Kirchhoff‘s theory，可得到 == ==是propagation constant是attenuation constant (NP/m)。 與信號衰減有關(guān)。是phase constant (rad/m)。 與訊號傳遞速度有關(guān)。 在傳輸線的任何長度上，高頻電壓與電流的比值固定，稱之為特徵阻抗不同的傳輸線(不同的CABLE，不同的CONNECTOR)會(huì)有不同的R、L、G、C參數(shù)，這些參數(shù)可經(jīng)由不同材質(zhì)，結(jié)構(gòu)形狀予以設(shè)計(jì)調(diào)整。此外，訊號在傳輸線內(nèi)的速度其中 是導(dǎo)體的導(dǎo)磁係數(shù)；是介質(zhì)的介電常數(shù)假如知道傳輸線長度(L)，便可得知傳遞延遲(propagation delay, )假設(shè)連接器的傳遞延遲出問題而導(dǎo)致訊號不同步或skew，那就要查查是否Housing出
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