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标题: 时域阻抗和频域阻抗 [打印本页]
作者: legendarrow    时间: 2010-6-23 23:22
标题: 时域阻抗和频域阻抗
先说说个人的理解吧, P; V- f3 I( k! G
时域阻抗就是传输线中见到比较多的特征阻抗，表征传输线各点对电流的阻碍作用，与频率无关，- x: l, }* K2 `7 ?; F; e  e
频域阻抗用到比较多的是电容,电感的阻抗随频率改变3 G; ]5 B, m. N( s& X. ]8 t# l
高电平在传输线上流动，每时每刻都会遇到该点的阻抗。换到频域里面，将高电平分解为无数个正弦波，很难理解对信号做时间的正无穷积分最后得到的结果代表什么意义，频域不是一个客观存在，仅仅是一个数学概念，可是如果这个数学概念完全无法与现实挂钩，那么这个概念不是完全没有意义了吗。- D& b" P( t5 m* N# |
无论是时域阻抗还是频域阻抗，都是表征介质对电流阻碍作用的参数。一个1G的信号在50欧姆的传输线上走的时候，传输线的寄生电感大约为25nH/in,那么如果走在10in的传输线上，会遇到2×3.14×1×10E9×250×10E-9=1570欧姆的阻抗，这2个阻抗有什么区别6 Y* G3 P: j/ [! n! }1 [
一直受困于这个问题，希望大家可以一起讨论下这个问题
作者: shark4685    时间: 2010-6-24 11:39
本帖最后由 shark4685 于 2010-6-24 11:45 编辑 # d1 l# y' W4 C* q0 ^
4 H4 ?8 o' Z. z* R" |4 T
---------------- 研究电阻、阻抗，我们只分直流根交流来研究----------------2 T: I/ Y& S: z- |6 L, q/ ~( \

: ~" `/ w4 ^  D" E电阻 ：在外电场的作用下,当带电粒子在导体内部做定向运动的时候,就会与导体内的原子或离子发生碰撞, 结果阻碍了带电粒子的定向运动。这种阻碍电流通过的作用,叫做电阻。电路中电流的相位与电阻两端电压的相位相同。 (电阻是直流特性 )% N7 }( _* E5 ~3 w1 \8 Z- v! u

8 o" o- e4 o- {, ?4 X) v/ J4 E瞬态阻抗：传输线通过交流信号时，会对一系列的电容充电，
' K5 C5 M. B0 j& u8 K8 N * W; O* Y+ \# Z, j, r# v, L
Δx 为传输线的单位步长
: o$ r% s- D3 W& G# Z% x3 y( P$ ~CL为单位步长的电容量
3 W4 l# X& I4 w- }4 @3 i+ W$ w( G' M! S+ L! v1 C8 T$ [

" \) r# X9 B: D- Z( k7 x每个单元传输的时间Δt=Δx/v －－v为电流在导体上传输的速度
4 W, P7 \( m# t. VC =CL*Δx ' g. g! C; {, S, F; _
ΔQ = C*V ! N. N( l5 U- G. E- V4 d
注入的电量为电压和电容的乘积
5 H) V) S- b) J  q. L0 UI = ΔQ/Δt = (v*CL*Δt*V)/Δt = v*CL*V ) ]* r# L/ c$ i& I6 j. F: p' B
Z = 电压/通过电流
" Q7 m4 n) y" V4 L+ t- A$ s7 y  \  [5 [3 `! w
最终的出：Z = V/I =V/V*CL*V = 1/v*CL
. C! ^6 [' h0 [2 ?0 s% T' D) s瞬时阻抗的特点是：
' J+ A% e/ `7 g8 g- O$ ^7 D" B3 e% Z4 H8 a- o2 E' i
1，电容成反比
1 _" J3 ~" Y4 a0 `4 [
* w& ?7 P+ y+ @& t7 l8 @5 i2，单位为欧姆4 b* b2 r! T# u3 s

% M, Q5 E$ q' Z4 ]2 ^3，只和自身内在的特性有关和长度无关
- p6 S* o1 O2 p3 {
/ p& R% V) Y( `* ^1 m
* k4 s& B2 I; G/ F& o" ?特征抗阻：特征阻抗是均匀传输线的瞬时阻抗，具有瞬时阻抗的所有特点。6 M" r  \/ X6 w. x; Q
所谓的均匀传输线，诸如PCB上的微带线，带状线，同轴电缆等等。
" r& i4 Y# Y( l# x9 l! z特征阻抗Z0= 1 / (V*CL)
3 ~& I% g# n" |( o$ n6 r2 E, d
" M+ Y- ]" a1 ~$ j5 _, z3 r" n2 z0 Y# s' c3 G" z/ B) f( }% \0 J
---------------------------------------------------------------------
0 F3 z% l2 [% n6 k1 n- z7 B0 ?
+ U7 b( G  n, {9 d实际情况中，特征阻抗是根频率有关系的，如下图，随着频率升高，阻抗变小，但变化不大。3 ?& F, U' m5 s1 O$ `
' l8 M7 M7 u1 c, A4 h7 p0 H

" ]* M% i( T7 E$ k8 ~8 w在这里之所以从公式上看没有关系，是应为我们推导公式的时候式采用的传输线的0阶模型。
作者: legendarrow    时间: 2010-6-24 22:34
特征阻抗这一块的我都比较熟
9 d7 c( z; J' y. Z: U$ F就是传输线的电容，电阻，电感对信号的阻碍的程度，现在假设到一个高电平的情况下，信号要给传输线充电，还要冲破传输线电阻和电感的重重阻挠，综合起来就是传输线的阻抗。% U7 m0 v! J5 ]4 J
主要的是频域内阻抗怎么理解，我知道频域里面只有正弦波。如果信号的上升沿越陡峭，那么高次谐波的成分很丰富，还是以一个高电平为例，在时域的里面，方波信号永远看见的是传输线的阻抗，相同的电容，电感和电阻，每个时刻受到的阻碍都是一样的（假设为均匀传输线）。以恒定的速度衰减。那么在频域里面呢，对方波做一个傅立叶变换以后就变成了N多个正弦波，关键的问题出现了，就是信号的傅立叶变换% T4 x- W0 G( c8 I: T! t* V4 ~# ~9 t
单纯的傅立叶变换只是将信号变成无穷多个正弦函数的叠加，其变量还是时间t，要得到信号的频谱还要做一个在时间轴上的积分，其总过程就是傅立叶积分（整个时间轴上从负无穷大到正无穷大的积分，得到的是从0频率到正无穷大频率上的频域函数）。在频域里面，信号被分解了，但是此时的信号是从时间轴的负无穷到正无穷的积分。那么信号从负无穷积到正无穷时间积分，得到的到底是什么东西呢。( v; |4 S5 A# f2 p: u' Y
扯远了，再回来，频域阻抗是以频率为自变量的，无论是在时域还是在频域，阻抗都表示传输线对信号的阻碍作用。时域里面咱就不说了。忽略频率对特征阻抗的影响，时域阻抗是一定的，基本上就是个常量。而频域里面阻抗的定义却多出一个频率的自变量。假设一个正弦波频率1G，他所感受到的阻抗为Z1，现在变成2G，受到的阻抗为Z2，那么传输线对这2个信号的阻碍是不是一样的。如果是一样的，那么满足了特性阻抗一定的条件，如果信号通过的是一个电容，那么Z2肯定小于Z1,而传输线也有电容在啊，这样传输线对他们的阻碍作用又是不一样的，特性阻抗又开始变得与频率相关了（忽略趋肤效应赢棋的影响）。, ]& _* z/ ^0 Q  v0 P/ K+ t/ \, B
想到哪里写到哪里的，很乱，和我脑袋的东西一样，呵呵. k3 ~; l% X6 l2 [5 Q
还有，我这样想问题是不是太钻牛角尖了@～@
作者: CAD_SI    时间: 2010-6-24 23:51
如果一个高频信号在传输线上传送，高频分量的损耗会比低频分量的损耗大
$ b" ~% i' s8 f6 }5 g- M/ o) V7 M这就是为什么会有预加重与均衡的方法来保证高频信号的可靠传输
作者: 51video    时间: 2010-6-24 23:55
本帖最后由 51video 于 2010-6-25 00:01 编辑 ' W: {" O! K- I; [9 `5 Q

+ X9 M; y. H& X. |$ X* U% c1 @" Q做SI分析也有一段时间了，如图所示，绿色部分是地址线，看看那个回钩，太吓人了！！  G1 f, Z. B8 w" ]1 q
4 B+ j# j# I8 b
原因是什么？HW将地址总线驱动了8个负载！！且layout没有正确的做终端匹配！

ga.JPG (43.02 KB, 下载次数: 2)

ga.JPG
作者: shark4685    时间: 2010-6-25 08:54
特征阻抗这一块的我都比较熟
/ x! ]/ ]  d! _8 x就是传输线的电容，电阻，电感对信号的阻碍的程度，现在假设到一个高电平的情 ...
9 K  O  V; E% h3 Z0 F( c- V1 s" blegendarrow 发表于 2010-6-24 22:34
) e( @3 C3 A- D/ `; ]

1 L5 `, t# O! x. p# k! ]4 |' W* x+ L, L
    我看了3遍，愣是没看到你想表达啥意思！！呵呵
作者: legendarrow    时间: 2010-6-25 14:50
如果一个高频信号在传输线上传送，高频分量的损耗会比低频分量的损耗大
( a: v0 Z  N+ M- a" O+ Y这就是为什么会有预加重与均衡的方 ...1 i( w, G! t9 r- g, A  l
CAD_SI 发表于 2010-6-24 23:51
5 G4 L9 g, n/ m1 Z; w7 a5 W' T
# K! i9 P$ M, c/ M& l) h) A( t; e
你所说的预加重和均衡是保护信号上升时间不变的一种措施吗，具体是如何做的
作者: legendarrow    时间: 2010-6-25 14:56
我看了3遍，愣是没看到你想表达啥意思！！呵呵8 P0 w0 t, x' A4 S1 O
shark4685 发表于 2010-6-25 08:54

! ?8 X' S' ^* e, o% ]+ ?6 |" ^  Z# z* w5 P) _) Q  T5 ]" G( ]. [
' n" a9 L" M3 C3 Z6 i3 g6 d
    呵呵，是挺乱的
3 c5 T3 g. q$ P8 J( Q0 S# q3 U2 i' W后来想了下，其实就是无法理解频域这个东西，或者说无法理解频域的意义或作用。导致无法理解频域里的阻抗。
' E$ q5 Z. m0 D/ K( P0 G7 Q" ^5 ~; n信号从负无穷到正无穷上时间的积分得到的是啥东西
& Y" \: G+ O9 o8 x( Q. H9 D比如说一个理想的电容1mF,在时域里阻抗是多少，在频域阻抗是随频率变化的，这2个阻抗有什么区别。
& X& q$ n1 q0 O$ L" k再比如一个50 Ohm的理想电阻，时域阻抗是多少，频域阻抗应该和时域里面阻抗相等
' I) Z; r. W  ]( }5 r% X1 L  }为什么电容的阻抗时域和频域有差，而电阻就没有
作者: legendarrow    时间: 2010-6-25 15:01
---------------- 研究电阻、阻抗，我们只分直流根交流来研究----------------
- W5 ^* L: ?+ M( v
; S* J! R8 c) {0 w9 o+ D! |, l电阻 ：在外电场的作用下 ...
3 \# E; M" A' x: oshark4685 发表于 2010-6-24 11:39
1 P* s5 E) n' B6 p& m5 L1 I
$ \- w" U1 }7 M1 w8 D' L9 J

+ V2 V) ]+ i0 a% M% M; p# T    对了，你的polar里面怎么还有扫频的功能，为什么我的没有，只有最最基础的算阻抗的东东。是我的版本太次了还是功能没开发出来
作者: shark4685    时间: 2010-6-25 15:28
要9000的版本才有。
  o% X& m5 s2 [. vhttps://www.eda365.com/thread-18485-1-1.html
作者: 袁荣盛    时间: 2010-6-25 22:10
做SI分析也有一段时间了，如图所示，绿色部分是地址线，看看那个回钩，太吓人了！！
* G) h' M* h: |6 n, S% J& h" ]3 D0 j3 N1 n: o, R& v+ g- y* m
原因是什么？HW将地 ...
/ T) m- X: x+ L51video 发表于 2010-6-24 23:55

$ [$ y# m) \7 \& w5 A( O4 Z7 N9 s
' B) Y3 p6 S$ X) m% k( h- M
  h  R0 D! t- q2 ]7 U请问回沟在哪里？4 Q' \9 o/ J; q
过高电平线已经不叫回沟了
作者: wang20080808    时间: 2010-6-26 15:57
回复 8# legendarrow * D! W: T) |- R+ o+ G% w" ]

! D% _% Z# r* j! n9 b1 m5 i. b3 {, F& G1 A( c6 Z
    频域和时域只是分析不同元器件在不同的环境下表现出来的不同特性所产生的,是相对性的.: u0 o6 t, p) V! e9 @5 N
例如电容如果你在时域中去分析它没有意义,频率的不同才会影响它的阻抗. 9 S; D& ]/ y9 w# j4 H1 _0 g
说的不对请大家指正!
作者: 风风点点    时间: 2010-7-5 16:42
不理解，方波怎么个傅立叶变换就成了无数个不同频率的正弦波叠加？
作者: 风风点点    时间: 2010-7-5 16:43
回复 2# shark4685 $ y& C+ P5 j$ K8 [
$ I( r. t! x) }5 b; c: P: o9 W
+ w- e9 P0 b6 B) h6 y
    版主是有SI9000 的使用说明，我只会用阻抗算，其它的不会用？相知道其它功能是如用使用和分析问题的！！
作者: shark4685    时间: 2010-7-5 16:53
对着我那个图填就好了啊！！！大姥！
作者: shark4685    时间: 2010-7-5 16:53
对着我那个图填就好了啊！！！大姥！
作者: 风风点点    时间: 2010-7-5 17:37
图中的红框表示的是什么参数，如何得来？
5 O  z+ l& Z* k8 y得到的图能说明什么，有什么作用？: q8 o* X2 o% U$ l* B# J
作者: shark4685    时间: 2010-7-7 09:51
1.铜的电导率$ e5 \# ~3 J  L# D
2.耗损
9 Q, J3 D( }2 |0 R2 [* M3.扫描频率的step。(隔多少频段扫描一次）
6 [& ~1 g/ t5 \4 M7 j8 t& G! Z4.求解s参数的，扫描频率的step。(隔多少频段扫描一次
作者: tlmj206108    时间: 2010-10-28 16:40
楼主说的时域阻抗和频域阻抗其实是阻抗的实部和虚部，只有实部能用仪器测量到，实部无法测量　我不赞同楼主说频域只是一个数学概念的说法，它只是摸不着看不见但不能说明它客观不存在，频域的能量一定存在否则你怎么解释频谱仪测量的结果？传输线特性阻抗构成实部，虚部随频率变化　你前面计算的1500多欧的结果前面应该加个虚部j所以它和实部并不矛盾
作者: ychhj    时间: 2010-11-5 16:49
版主的软件真不错呀！你老的头像还真可爱
作者: gys    时间: 2011-3-24 10:37
很好的一个话题。
8 d( Z% ~, Y2 [; J支持19楼的看法。
' Y$ v" D- h" h我想要理解阻抗，首先一定要分清楚阻抗是有实部（电阻）和虚部（电抗）组成，实部会消耗能量，虚部只会改变信号的相位，所以虚部总是和频率有关的。: ^9 i! Z, p& g3 V, T" G
对于传输线的特征阻抗，这应该是一个分布参数的概念，不能和Lumped器件的阻抗混在一起看，如果把传输线分成小段（微分），就可以理解为由无数个Lumped的R,L,G,C组成，如果忽略R,G，那么传输线改变的只有相位，并不衰减信号能量。9 T. E7 D4 `* e, ?; Z. f7 I
至于时域还是频域，这只是研究信号的两种手段，根据实际情况选用，不要把阻抗和这两种方法混淆在一起，阻抗还是阻抗，这里只有表现形式的不同而已。0 ]7 _0 B3 W' R2 @9 Q: w* @
小弟新手，之前也曾困惑于这个问题，特发表一下个人意见。
作者: caoyoulin2007    时间: 2011-3-24 20:43
跟楼上的学习了，好贴！！
作者: cccccc32    时间: 2011-4-6 16:32
学习了，谢谢21楼！
作者: legendarrow    时间: 2012-12-18 22:52
shark4685 发表于 2010-6-25 08:54 6 y  _0 M2 y- U2 d& D' j; S3 R" k
我看了3遍，愣是没看到你想表达啥意思！！呵呵

$ ]6 P, X- r0 I  Y: Q! y! ^* Z见笑了，回头再看一遍信号完整性分析，明白了
作者: rick    时间: 2012-12-26 18:34
风风点点 发表于 2010-7-5 16:42
/ f5 ~0 B% ?. O4 X4 e, q不理解，方波怎么个傅立叶变换就成了无数个不同频率的正弦波叠加？
2 N2 Y5 m6 r# K; p4 I% }* r
无需理解，这是最基本的数学理论。你要是不理解记住结论就行了。
作者: 964008794    时间: 2016-11-30 16:47
legendarrow 发表于 2012-12-18 22:52! C& I! S0 ]" M
见笑了，回头再看一遍信号完整性分析，明白了
# K) x$ L, M# ^1 X
楼主提出的这个问题也困扰我了很久呢，按照频域阻抗里面的概念，1G正弦波和2G正弦波感受到的阻抗不一样？- s2 W, p0 O5 ^9 J
作者: derekwang1225    时间: 2016-12-3 09:05
感謝分享~~~!
作者: liangweichao    时间: 2018-1-27 11:41
多谢多谢！



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