PCB多層電路板廠家（深圳市匯合電路有限公司）是專業(yè)的PCB制造廠商，在深圳和江西擁有兩家全資子公司：深圳匯合精密以及江西信豐匯和電路有限公司，并且在多個(gè)城市設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)。關(guān)于電路的電性等效模型你知道多少？

電路的電性等效模型與電子材料的介電常數(shù)εr,傳播路徑的長(zhǎng)度L，信號(hào)的上升時(shí)間?Tr，及傳播速度Vp有關(guān)。不同的材料和尺寸結(jié)構(gòu)會(huì)在不同的信號(hào)速度情況下進(jìn)入不同的電性等效模型。電路的電性等效模型可以分為全波模型、離散模型、集總模型和直流模型四種形式。

1.全波模型

在麥克斯韋方程式中，是假設(shè)電磁波在一個(gè)無(wú)限大的平面上行進(jìn)的，其中電場(chǎng)指向X方向，而磁場(chǎng)指向:V方向，整個(gè)電磁波往Z方向行進(jìn)，其傳播速度為光速，阻抗是電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)的比值，在自由空間里為377Ω。當(dāng)此平面波碰到一個(gè)高傳導(dǎo)的物體時(shí)，傳播的方向會(huì)隨即發(fā)生改變，因此如果適當(dāng)?shù)卣{(diào)整傳播的物體，則平面波可以導(dǎo)入一個(gè)傳輸線里，稱為“全波模型”。

在“全波模型”中，電纜電線變成了電磁場(chǎng)；接地層變成了電磁場(chǎng)，并產(chǎn)生了天線/諧振效應(yīng)；分布效應(yīng)隱含在解方程式里；在介電材料里形成了電磁場(chǎng)；趨膚效應(yīng)完全顯現(xiàn)出來(lái)了；有源元件變成了二維和三維等效電路。

可以選擇“邊際條件”用代表實(shí)際物體的幾何結(jié)構(gòu)及所使用的材料，來(lái)解“全波模型”的麥克斯韋方程式。但實(shí)際情況是即使是非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)體，都很難解出麥克斯韋方程式。解決的辦法是引進(jìn)電路理論的概念來(lái)取代麥克斯韋方程式的解答，同時(shí)通過(guò)各種假設(shè)使得電路理論變得比麥克斯韋方程式更容易“數(shù)學(xué)化”。

不過(guò)在利用麥克斯韋方程式分析電路的電性行為時(shí)，可以預(yù)測(cè)天線效應(yīng)、接地層的諧振，以及趨膚效應(yīng)，這是傳統(tǒng)的電路理論很難做到的。

2.離散模型

“離散模型”用傳輸線模型來(lái)表示。為了簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，用電容來(lái)描述電能，用電感來(lái)表示磁能，用電阻來(lái)代表轉(zhuǎn)換為熱的能量損耗。這些R、L、C組件被定義成沒(méi)有實(shí)際尺寸，并且是用導(dǎo)線將它們串接起來(lái)的，同時(shí)它們不會(huì)造成損耗及延遲。利用這些電路組件，就可以不再需要麥克斯韋方程式和邊際條件，而直接描述一個(gè)理想傳輸線的結(jié)構(gòu)了?；镜膫鬏斁€結(jié)構(gòu)如圖10-3所示，理論上，它是由無(wú)限多的RLC網(wǎng)絡(luò)所組成的，然而為了計(jì)算方便，通常選擇有限個(gè)RLC網(wǎng)絡(luò)來(lái)代表它。

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在理想傳輸線的結(jié)構(gòu)中，假設(shè)每個(gè)RLC網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間遠(yuǎn)小于信號(hào)的波長(zhǎng)或上升時(shí)間。必須注意的是，解麥克斯韋方程式就可以預(yù)佔(zhàn)出趨膚效應(yīng)或分布效應(yīng)，而使用這種傳輸線模型是沒(méi)有辦法預(yù)估出趨膚效皮或離散效應(yīng)的。

在“離散模型”中，電纜電線變成了許多個(gè)RLC網(wǎng)絡(luò)；接地層變成了二維的離散RLC網(wǎng)絡(luò)；分布效應(yīng)變成了離散RLC網(wǎng)絡(luò)；趨膚效應(yīng)部分顯現(xiàn)；有源元件變成了二維等效電路。

元器件的兒何結(jié)構(gòu)尺寸越小，越不容易進(jìn)入“離散模型”領(lǐng)域。例如，對(duì)于PCB，只要信號(hào)的上升時(shí)間小于l0ns，它就會(huì)進(jìn)入“離散模型”領(lǐng)域；而對(duì)于尺寸小的芯片，上升時(shí)間必須低至0.2ns以內(nèi)，它才會(huì)進(jìn)入“離散模型”領(lǐng)域。

3.集總模型

“集總模型”可以用只有一個(gè)RLC網(wǎng)絡(luò)的傳輸線模型來(lái)表示。在“集總模型”的環(huán)境里,傳輸線的整體傳輸延遲時(shí)間比信號(hào)的上升時(shí)間小很多，電磁波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于電路的物理尺寸。

隨著上升吋間（ljis?0.2ns)的逐漸增加，電路中的“米勒電容”（Millercapacitor)效應(yīng)幵始出現(xiàn)。由IC封裝和接線所產(chǎn)生的電容和電感分布效應(yīng)開(kāi)始會(huì)逐漸影響信號(hào)的上升時(shí)間。IC封裝的地端參考點(diǎn)連接到PCB地端接線所產(chǎn)生的電感（IC封裝的common到ground間的屯感量）則會(huì)造成“地彈”的現(xiàn)象。對(duì)于PCB上的通路，需要考慮雜散的電容和電感的影響。PCB的接地層可以等效為一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)。電纜和電線可以等效為個(gè)RLC網(wǎng)絡(luò)。這時(shí)的電路可以用“集總模型”來(lái)效。在“集總模型”里，所有的導(dǎo)線和通路可以不考慮傳播延遲產(chǎn)生的問(wèn)題，但需要考慮分布效應(yīng)的影響。

“集總模型”和“離散模型”對(duì)于高速數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員而言，是兩個(gè)較為重要的等效模型。通常設(shè)計(jì)人員會(huì)盡可能設(shè)法讓電路留在“集總模型”領(lǐng)域，如果電路進(jìn)入“離散模型”領(lǐng)域，則需要增加許多改善措施來(lái)消除“離散模型”所特有的傳輸線效應(yīng)。

對(duì)于處于“集總模型”的電路通路而言，pcb多層電路板廠家認(rèn)為其通路的電容和電感值不是頻率的函數(shù)。一旦電路進(jìn)入“離散模型”領(lǐng)域，情況就不同了，除了必須處理傳輸線效應(yīng)以外，因阻抗不匹配所造成的信號(hào)反射現(xiàn)象，以及由互感和互容所產(chǎn)生的串?dāng)_也會(huì)漸趨嚴(yán)重。

4.直流模型

“直流模型”用于等效低速電路。在低速電路（上升時(shí)間為0?1μs）中，由于其工作速度相當(dāng)緩慢，所以IC封裝和PCB上的導(dǎo)線或通路等除有等效電阻外，可以視為沒(méi)有任何傳播延遲，以及電容或電感的分布效應(yīng)。在“直流模型”里，所有的分布效應(yīng)和傳輸線效應(yīng)都可以忽略不計(jì)。

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