传播速度v和特性阻抗Z0的关系

在频率处于1MHz～1GHz之间的范围时，典型PCB中使用的玻璃纤维FR4材料的介电常数（ε _r）大约为4.2。另一种常用的玻璃纤维材料为G-10，它的介电常数大约为5.0。本章将讨论集中在FR4材料上。尽管上述两种材料有着不同的介电常数ε _r，但这里所讨论的结果也同样适用于G-10和其他类似的材料。在有些混合电路元器件和PCB中所使用的陶瓷材料的介电常数大约为10，而大多数的同族塑料和树脂材料的介电常数则在2～3之间。

在实际应用中，任何导体都具有各自单位长度上的电感L和电容C。导体的这两个参数取决于它们各自的形状和与携载它们各自返回电流的导体之间的相对几何位置和尺度。这些参数还取决于导体的相对磁导率_{μ r}和与该导体有关的材料的介电常数ε _r（在一个典型PCB线条的情况下，通常为铜、锡/铅合金、FR4、阻焊剂和空气等）以及其他导体和绝缘体的接近程度。在PCB设计中，介电常数通常使用k来代替ε _r。所以，在本章的讨论中，凡涉及PCB基板材料时，我们全部使用k来表示介电常数。

一个导体单位长度上的L和C对它所携载的电信号和噪声有两个方面的影响：

1）它们控制着它们在传输线中的传播速度（v）：

2）它们决定了它们的特性阻抗（Z₀）即在要导体中电压与电流的比：(www.xing528.com)

请读者注意并记住，上面的参数L和C所指的是单位长度上的值。从EMC角度出发，所采用的单位长度必须远小于所关心的最高频率上的波长（λ）。这个提法用于数字设计中通常更为确切些。对在模拟设计中的v和Z₀，则应改为：所采用的单位长度则应该必须远小于vπt _r更为贴切。这里的t_r是信号的实际上升时间（假如它的下降时间更短，则要采用实际的下降时间t_f）。

一般PCB线条上的L和C会沿着它们长度上的不同分段有着不甚相同的值。即使是在同一个分段中，单位长度上的L和C也会不尽相同。传播速度v的变化会引起时延（有时称为时滞）问题，并增加来自差分信号的发射。用做传输线的线条必须从它们的起点到它们的终点（即在它们的整个长度上）保持一个恒定的Z₀值。如前所述，通过简单地控制它们的几何参数就可以在PCB上形成多于30种不同类型的传输线（请参阅前面的图2-5-1）。

所有的分立式元件也都有它们各自的电感和电容。当把它们与一根线条相连接时，它们会在该连接点上改变线条的v和Z₀。因此，当设计匹配传输线时，电路细节的考虑是一个十分重要的课题。