时域阻抗和频域阻抗

legendarrow · 发表于 2010-6-23 23:22

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先说说个人的理解吧
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，
频域阻抗用到比较多的是电容,电感的阻抗随频率改变
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。
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
一直受困于这个问题，希望大家可以一起讨论下这个问题

964008794 · 发表于 2016-11-30 16:47

legendarrow 发表于 2012-12-18 22:52
* V, R2 H' d$ {见笑了，回头再看一遍信号完整性分析，明白了

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？

shark4685 · 发表于 2010-6-24 11:39

本帖最后由 shark4685 于 2010-6-24 11:45 编辑

---------------- 研究电阻、阻抗，我们只分直流根交流来研究----------------

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 )

瞬态阻抗：传输线通过交流信号时，会对一系列的电容充电，

Δx 为传输线的单位步长
CL为单位步长的电容量

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
C =CL*Δx & r" v9 ` i) h2 L' A0 O
ΔQ = C*V ! O' I% z$ D( |- f2 m
注入的电量为电压和电容的乘积
I = ΔQ/Δt = (v*CL*Δt*V)/Δt = v*CL*V
Z = 电压/通过电流

最终的出：Z = V/I =V/V*CL*V = 1/v*CL
瞬时阻抗的特点是：

1，电容成反比

2，单位为欧姆

3，只和自身内在的特性有关和长度无关

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。
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。
特征阻抗Z0= 1 / (V*CL)

---------------------------------------------------------------------

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。

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。

legendarrow · 发表于 2010-6-24 22:34

特征阻抗这一块的我都比较熟
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。
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
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。
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）。
想到哪里写到哪里的，很乱，和我脑袋的东西一样，呵呵
还有，我这样想问题是不是太钻牛角尖了@～@

CAD_SI · 发表于 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
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

51video · 发表于 2010-6-24 23:55

本帖最后由 51video 于 2010-6-25 00:01 编辑

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！！

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！

shark4685 · 发表于 2010-6-25 08:54

特征阻抗这一块的我都比较熟
^1 }9 T9 }# l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 ...+ B6 k' c* ]% B( g- l! u* m
legendarrow 发表于 2010-6-24 22:34

我看了3遍，愣是没看到你想表达啥意思！！呵呵

legendarrow · 发表于 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# ^; b/ M0 A' m \8 Q
这就是为什么会有预加重与均衡的方 ...
- i; T0 e. g( E6 T0 _CAD_SI 发表于 2010-6-24 23:51

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

legendarrow · 发表于 2010-6-25 14:56

我看了3遍，愣是没看到你想表达啥意思！！呵呵
0 |5 j0 ~, T" |% s+ L6 Sshark4685 发表于 2010-6-25 08:54

呵呵，是挺乱的
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。
信号从负无穷到正无穷上时间的积分得到的是啥东西
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。
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
为什么电容的阻抗时域和频域有差，而电阻就没有

legendarrow · 发表于 2010-6-25 15:01

---------------- 研究电阻、阻抗，我们只分直流根交流来研究----------------
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电阻：在外电场的作用下 ...
% B/ T; u& P( e T$ wshark4685 发表于 2010-6-24 11:39

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