當(dāng)某訊號(hào)方波,在傳輸線組合體的訊號(hào)線中,以高準(zhǔn)位(High Level)的正壓訊號(hào)向前推進(jìn)時(shí),則距其最近的參考層(如接地層)中,理論上必有被該電場(chǎng)所感應(yīng)出來的負(fù)壓訊號(hào)伴隨前行(等于正壓訊號(hào)反向的回歸路徑 Return Path),如此將可完成整體性的回路(Loop)系統(tǒng)。該“訊號(hào)”前行中若將其飛行時(shí)間暫短加以凍結(jié),即可想象其所遭受到來自訊號(hào)線、介質(zhì)層與參考層等所共同呈現(xiàn)的瞬間阻抗值(Instantanious Impedance),此即所謂的“特性阻抗”。 是故該“特性阻抗”應(yīng)與訊號(hào)線之線寬(w)、線厚(t)、介質(zhì)厚度(h)與介質(zhì)常數(shù)(Dk)都扯上了關(guān)系。# V" A; ^9 n/ K3 X5 b2 u
1、阻抗匹配不良的后果 由于高頻訊號(hào)的“特性阻抗”(Z0)原詞甚長(zhǎng),故一般均簡(jiǎn)稱之為“阻抗”。讀者千萬要小心,此與低頻AC交流電(60Hz)其電線(并非傳輸線)中,所出現(xiàn)的阻抗值(Z)并不完全相同。數(shù)位系統(tǒng)當(dāng)整條傳輸線的Z0都能管理妥善,而控制在某一范圍內(nèi)(±10﹪或 ±5﹪)者,此品質(zhì)良好的傳輸線,將可使得雜訊減少,而誤動(dòng)作也可避免。 但當(dāng)上述微帶線中Z0的四種變數(shù)(w、t、h、 r)有任一項(xiàng)發(fā)生異常,例如訊號(hào)線出現(xiàn)缺口時(shí),將使得原來的Z0突然上升(見上述公式中之Z0與W成反比的事實(shí)),而無法繼續(xù)維持應(yīng)有的穩(wěn)定均勻(Continuous)時(shí),則其訊號(hào)的能量必然會(huì)發(fā)生部分前進(jìn),而部分卻反彈反射的缺失。如此將無法避免雜訊及誤動(dòng)作了。例如澆花的軟管突然被踩住,造成軟管兩端都出現(xiàn)異常,正好可說明上述特性阻抗匹配不良的問題。0 h% }) Z2 x- w
7 t& E) f" D; [+ ^4 n% @2、 阻抗匹配不良造成雜訊 上述部分訊號(hào)能量的反彈,將造成原來良好品質(zhì)的方波訊號(hào),立即出現(xiàn)異常的變形(即發(fā)生高準(zhǔn)位向上的Overshoot,與低準(zhǔn)位向下的Undershoot,以及二者后續(xù)的Ringing)。此等高頻雜訊嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)誤動(dòng)作,而且當(dāng)時(shí)脈速度愈快時(shí)雜訊愈多也愈容易出錯(cuò)。 那么是否什么時(shí)候都要考慮阻抗匹配? 在普通的寬頻帶放大器中,因?yàn)檩敵鲎杩篂?0Ω,所以需要考慮在功率傳輸電路中進(jìn)行阻抗匹配。但是,實(shí)際上當(dāng)電纜的長(zhǎng)度對(duì)于信號(hào)的波長(zhǎng)來說可以忽略不計(jì)時(shí),就勿需阻抗匹配的。& D+ l: |& ^- J( c& p+ G2 z {1 }
考慮信號(hào)頻率為1MHz,其波長(zhǎng)在空氣中為300m,在同軸電纜中約為200m。在通常使用的長(zhǎng)度為1m左右的同軸電纜中,是在完全可忽略的范圍之內(nèi)。(圖H)
* t( Q# P2 r* t% ~- M: P- k 如果存在阻抗,那么在阻抗上就會(huì)產(chǎn)生功率消耗,所以不做阻抗匹配其結(jié)果就會(huì)使放大器的輸出功率發(fā)生無用的浪費(fèi)。(圖J)
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