** 结婚就要拜天地

1万 · 2007-11-15 19:37

因为我本科的专业是电子工程，是西电的老雷达系而来，所以学的微波（传统上3G到30G的电信号称为微波）相关课程比较多，工作后又做了几年光通讯的，以1.25G的为多，也有10G的（万兆以太网）和宽带宽的（有线电视）。

我感觉没有做过这种频率的人来说，入门的首先的难点就是阻抗匹配。做阻抗匹配首先要走传输线比如微带线或者带状线，也就是必须有“无限大”反射的地平面的。然后单位长度的线的寄生电感和寄生电容的比值开根号就是一个常数。这个常数很重要，单位是欧姆，也就是特性阻抗。

当特性阻抗变化的时候，就会引起反射。光的反射也是这个原因。在低频电路里面都知道有个欧姆定律，欧姆定律的分压就是多次反射的无穷递缩等比数列的求和结果。还有一个就是当电源内阻等于负载的时候输出功率最大，原因就是阻抗匹配了，没有反射（假设频率比较低，源到负载的长度小于波长的1/20 ,不满足长线的条件）。

证明过程比较繁琐，是把寄生电感和电容进行二维积分计算
RLoad2=（Rload+deltL）//deltC
其中deltL 和导线的截面积成反比和长度dx成正比。
单位长度的寄生电容deltC=FR4的介电常数(4.2)*宽度*长度dx/(4*3.14*库仑定律里面的k*平行板电容器的高）
计算等效负载的办法计算的。
《微波电子电路》中如是计算。把所有的东西都等效成电阻来看。但是《微波技术与天线》中按照电磁波的理论来计算略微简单，大家在高中都学过玻璃的折射率就是n1和n2两个数就可以计算出反射多少来。

证明的结果就是RLoad=R特性阻抗的时候 RLoad2 的有效值和RLoad的有效值相等，也就是和长线的长度无关。这种状态就是阻抗匹配状态。想必大家都知道。

但是对于非线性负载，温变负载比如激光二极管，低阻抗负载，匹配起来的难度还是比较大的。还有就是弱信号之类的难度还是很大的，关键的问题还是出在地上。

有点离题了，先发上来点，看大家前面介绍的经验都写的差不多了，我还有一些电路中遇到过的一些，后面给写写共享一下。

1万 · 2007-11-15 19:44

还有一个就是当电源内阻等于负载的时候输出功率最大，原因就是阻抗匹配了，没有反射（假设频率比较低，源到负载的长度小于波长的1/20 ,不满足长线的条件）。

这个原因是输出阻抗也就是对应源的介质和负载阻抗不匹配比如反射率为 10%，然后呢这10%反射会源后又有1.1%的反射回来，依次类推下来最后负载吸收的也就是91%不到。比没有反射的100%吸收是少了的。
如果想看动画演示的可以找安捷伦的仪器里面的教程，都是有声有动画的，很形象。比学校里教的好懂多了。

1万 · 2007-11-15 20:11

大家都知道，电子有趋肤效应，也就是由于排斥作用会往皮肤走。所以高速信号线上或者PCB上要镀金不用很厚，就一层就可以了。

当两根信号线走差分线的时候，电磁场由于和起来的原因会有大部分（百分之多少？）集中在两个线之间。差分线的好处除了两个线受到的共模干扰相同，长度相同信号同时到达之外，还有一些好处就是信号是相生的，使的阻抗变小。

当一个普通的6层板表面的信号线8mil，调节板间距为11mil，使得特性阻抗为50欧姆（负载和信号源也都是这个阻抗，电流足够大，信号足够强，传高速信号必须的。电视天线和VGA信号为75欧姆）。然后如果还有一个信号线也是8mil宽，距离其是8mil的话，它们之间的特性阻抗而是 50+50<100, 那少部分就是因为信号相生而去掉了。

电磁场理论中，电场生出来的磁场是垂直的，而磁场生出来的电场是最早的电场反向的。所以理论上讲两个垂直的信号是不会造成干扰的，就跟两个方向的水波一样，过去以后个人走个人的。

读高中的时候老是说平行板电容器中的电场是均衡的，但是就想，靠近板的地方场肯定强，因为距离进么，平凡反比啊，那距离板0.1m和0.001米怎么能相等呢？后来让懂微积分的同桌稍微一算就发现是相等的，当时读高中也不知道对于这种不用微积分，有高斯定理。平方反比的力都实用。还有一次说地球对某个人的吸引力计算的时候把地球等效成一点，那么这个点在地球的球心。当时感觉也不可思议，只是考虑了平方“反比”的威力，没有考虑到积分的时候角度的抵消。

刚下了个算阻抗匹配的新软件，发现计算微带线的阻抗，可以包地！
哎，社会进步这么快，看来落伍了。以前也想把高速线都在自己的层上包上地，一直怕影响阻抗。本来50欧姆的阻抗快捷给做个46欧姆，要是再包地的话就再小点就怕超出5欧姆了。
有一次一个低频的线，就是开关的状态线，和信号线都在top层平行走了半个板子，结果。。。。。
还有一次，一个同事就是I2C的线，I2C输出高电平是设置单片机为输入，让上拉电阻拉高，输出低电平是正常输出。就这么弱的400K的信号，会让1.25G交流十几mA的数字信号出现电平20%的毛刺，尽管不出误码，但是眼睛模板过不了。

终于发现有包地的软件了，以后我也包地，学习一下楼上的各位的做法。

本来想说的是不要和高速信号走平行线，除非有地隔着。结果扯远了。
再写一点交流地在高速信号速度上的作用。因为大家写的都写完了，所以没有的写了。

1万 · 2007-11-15 20:30

其实也就是老生长谈的，模拟电源要对模拟地滤波，数字电源要对数字地滤波。
但是对于高速信号来说为了提高相应时间，或者提高小信号的灵敏度，一般都把它内部的差分输入的参考点输出出来，也就是VRef。因为高速信号向CML，速度低点的LVPECL都是差分输出的，摆幅很小都在几百毫伏上，偏置点固定，让差分输入缓冲区的三极管工作在临界导通状态上，如果深度截止的话，反应时间会变慢的。

这个Vref的滤波走线将很大的影响灵敏度（比如达30%以上）。首先信号的终端匹配电阻要直接接这个，因为它才是交流信号的真正的地，不要走到其他地去。这个信号和芯片的地的滤波不能有过孔，因为一个过孔3nH的电感，可想而知对于上G的信号意味着什么，上欧的电阻，外加地弹等等东西。
匹配电阻参照Vref的布局也有一些关系。第一要保证信号线尽量先过芯片再到匹配电阻，不要形成短截线，防止反射。但是实际中发现这个问题似乎并不严重。因我同事布线这样也有走，影响不怎么大。

这个地一般会被人比较忽略，其实作为一个高速小数字信号检测器，比如传输了几十公里之后的光信号，这个地是最重要的地。

本来还有些就是电流归零的布线说法的，由于不知到想的对不对，就不写了。
向开关电源中的交流电流有两个去向，一个是输出到后端电压，一个是到地，这两个交流电流加起来应该是0（开关电源前端交流也进来）。这样对外界的干扰会小些? 在一些单端驱动的电路，比如手机天线等地方，让另外一端输出到地的信号，这边的地和起来电流应该是归零的，是不是更好些？不成熟的想法，欢迎指正。