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再談lvds排線之特性阻抗
- 作者: 阿勇
- 來源: 鑫美特FFC排線
- 日期 : 2022-06-02
LVDS排線之特性阻抗只是針對高頻信號而言的，對于低頻信號是不存在特性阻抗的。
在這里我必須要強調(diào)一下傳輸線理論基礎(chǔ)，簡單述說一下：如果傳輸線上傳輸?shù)男盘柺堑皖l信號，假設(shè)是1KHZ，信號的波長就是300公里（這里假設(shè)信號速度等同于光速），這樣即使傳輸線的長度有1米長或更長，相對于信號的波長來說，還是很短的，對信號而言，此傳輸線可以看成是短路，傳輸線對信號的影響微乎其微。但是，對于高速信號而言，假設(shè)信號頻率提高到300MHZ，波長就減少到1米，這時候1米的傳輸線與信號的波長已經(jīng)完全可以比較，信號在傳輸線上就會存在波動效應(yīng)，在傳輸線上不同點上的電壓電流就會不同。因此，在這種情況下，就不能忽略傳輸線對信號造成的影響，傳輸線相對信號來說就是一段長線，在應(yīng)用中我們要用長線傳輸?shù)睦碚搧斫鉀Q問題，特別是高頻信號時，傳輸線理論非常重要。
特性阻抗是對于高頻信號而言的，屬于長線傳輸中的一個概念，一般現(xiàn)在數(shù)字電視信號都是高頻信號，因此lvds排線的特性阻抗是存在的，也是必須要管控的。比如8K電視信號在lvds排線傳輸過程中，在信號到達的一個點，傳輸線與參考平面之間會形成電場，因電場的存在，在這個點會產(chǎn)生一個瞬間的小電流，這個瞬間的小電流在lvds排線的每一點都是存在的。同時信號也存在一定的電壓，這樣在信號傳輸過程中，lvds排線每一個點會等效成一個電阻，這個電阻就是我們提到的傳輸線的特性阻抗。
lvds特性阻抗是由排線導體規(guī)格（厚度與寬）、導體間距、絕緣膜材質(zhì)及厚度有關(guān)，與長度無關(guān),如果測試的頻率大于1MHz,特性阻抗與頻率幾乎無關(guān) 。經(jīng)過一系列比較復雜的算式得出特性阻抗的結(jié)果正好是以歐姆(Ω)為單位，所以中文把這個參數(shù)譯做“特性阻抗”，有時簡稱阻抗。這個特性阻抗參數(shù)和歐姆定律中常引用的純電阻完全是兩個概念，雖然它們計量單位都是歐姆(Ω)，但此“歐姆”非彼“歐姆”。特性阻抗是薇電阻 R0 暨“分布參數(shù)（電感與電容）”彼此“感應(yīng)作用”的一個等效值，它被用來簡要地衡量和描述導體介質(zhì)的傳輸特性，且不隨“均勻”傳輸線的長度改變而發(fā)生變化，。而電阻是與傳輸線的長度密切相關(guān)的一個參數(shù)，傳輸線越長，電阻值通常也越大。
那么特性阻抗是越大越好還是越小越好呢？其實特性阻抗大小合適就好，而且特性阻抗最關(guān)鍵的是波動幅度要控制足夠小。特性阻抗對線纜小白來說可能不好理解，為了方便大家理解，我們舉一個類比的例子來加以說明。一條道路，如果非常平整，則我們就說它的平整度(特性阻抗)很高(亦即阻抗連續(xù)性好)；如果出現(xiàn)坑洼不平，我們就說他的平整度差(阻抗不連續(xù))。如果前面路斷了(斷頭路)，則車輛行人只能掉頭回來(斷頭相當于電纜開路，阻抗突變?yōu)闊o窮大)。如果路面坑洼顛簸得很厲害，則底盤低的轎車就會放棄前行掉頭返回(阻抗突變導致信號產(chǎn)生回波)。由此可以幫助理解：阻抗越連續(xù)(平順)，則信號回波越少。反之，回波越大，則阻抗越不連續(xù)(路面不平整順)。所以，通過測量回波，我們就可以了解路面的質(zhì)量(電纜的阻抗連續(xù)性)。
因此lvds的特性阻抗的大小是使用方的工程師根據(jù)線纜的傳輸需求設(shè)計一個需求值，一般是來說有點是90Ω，有的選100Ω。當然也有寫其他排線甲方選50Ω，根據(jù)實際需求而定。不過總而言之，不管選擇哪一個中心值，需求方都要求我們FFC排線生產(chǎn)廠家將特性阻抗波動值控制在±15%，嚴格一些控制在±10%，甚至±5%以內(nèi)，只有波動足夠小，lvds排線的傳輸信號才越平穩(wěn)，信號連續(xù)性、圖像清晰度才越好。
下面我們以幾條實際lvds排線來說明特性阻抗的波動幅度。
（1）以0.5x51x182A單面貼一體材的這款lvds排線舉例：
這款lvds排線長度只有182mm，但是有三個折角，而這每個折角處是特性阻抗的一個波動處，以測試結(jié)果圖說明之：
由此可見，在排線的折角處還是有一定的變大貨變小，說明彎折處對特性阻抗有影響，但是它特性阻抗最大值93.95Ω，最小值86.73Ω，波動范圍較小，小于5%的波動幅度，效果是非常好的。
（2）0.5x51x1005A單面后貼吸波材 lvds排線舉例：
這款lvds排線長度有1005mm長，但是有三個折角，而這每個折角處是特性阻抗的一個波動處，以測試結(jié)果圖說明之：
這款lvds排線特性阻抗最大98.62Ω，最小90.08Ω，波動范圍在10%以內(nèi)，算比較不錯的。
在這里我必須要強調(diào)一下傳輸線理論基礎(chǔ)，簡單述說一下：如果傳輸線上傳輸?shù)男盘柺堑皖l信號，假設(shè)是1KHZ，信號的波長就是300公里（這里假設(shè)信號速度等同于光速），這樣即使傳輸線的長度有1米長或更長，相對于信號的波長來說，還是很短的，對信號而言，此傳輸線可以看成是短路，傳輸線對信號的影響微乎其微。但是，對于高速信號而言，假設(shè)信號頻率提高到300MHZ，波長就減少到1米，這時候1米的傳輸線與信號的波長已經(jīng)完全可以比較，信號在傳輸線上就會存在波動效應(yīng)，在傳輸線上不同點上的電壓電流就會不同。因此，在這種情況下，就不能忽略傳輸線對信號造成的影響，傳輸線相對信號來說就是一段長線，在應(yīng)用中我們要用長線傳輸?shù)睦碚搧斫鉀Q問題，特別是高頻信號時，傳輸線理論非常重要。
特性阻抗是對于高頻信號而言的，屬于長線傳輸中的一個概念，一般現(xiàn)在數(shù)字電視信號都是高頻信號，因此lvds排線的特性阻抗是存在的，也是必須要管控的。比如8K電視信號在lvds排線傳輸過程中，在信號到達的一個點，傳輸線與參考平面之間會形成電場，因電場的存在，在這個點會產(chǎn)生一個瞬間的小電流，這個瞬間的小電流在lvds排線的每一點都是存在的。同時信號也存在一定的電壓，這樣在信號傳輸過程中，lvds排線每一個點會等效成一個電阻，這個電阻就是我們提到的傳輸線的特性阻抗。
lvds特性阻抗是由排線導體規(guī)格（厚度與寬）、導體間距、絕緣膜材質(zhì)及厚度有關(guān)，與長度無關(guān),如果測試的頻率大于1MHz,特性阻抗與頻率幾乎無關(guān) 。經(jīng)過一系列比較復雜的算式得出特性阻抗的結(jié)果正好是以歐姆(Ω)為單位，所以中文把這個參數(shù)譯做“特性阻抗”，有時簡稱阻抗。這個特性阻抗參數(shù)和歐姆定律中常引用的純電阻完全是兩個概念，雖然它們計量單位都是歐姆(Ω)，但此“歐姆”非彼“歐姆”。特性阻抗是薇電阻 R0 暨“分布參數(shù)（電感與電容）”彼此“感應(yīng)作用”的一個等效值，它被用來簡要地衡量和描述導體介質(zhì)的傳輸特性，且不隨“均勻”傳輸線的長度改變而發(fā)生變化，。而電阻是與傳輸線的長度密切相關(guān)的一個參數(shù)，傳輸線越長，電阻值通常也越大。
那么特性阻抗是越大越好還是越小越好呢？其實特性阻抗大小合適就好，而且特性阻抗最關(guān)鍵的是波動幅度要控制足夠小。特性阻抗對線纜小白來說可能不好理解，為了方便大家理解，我們舉一個類比的例子來加以說明。一條道路，如果非常平整，則我們就說它的平整度(特性阻抗)很高(亦即阻抗連續(xù)性好)；如果出現(xiàn)坑洼不平，我們就說他的平整度差(阻抗不連續(xù))。如果前面路斷了(斷頭路)，則車輛行人只能掉頭回來(斷頭相當于電纜開路，阻抗突變?yōu)闊o窮大)。如果路面坑洼顛簸得很厲害，則底盤低的轎車就會放棄前行掉頭返回(阻抗突變導致信號產(chǎn)生回波)。由此可以幫助理解：阻抗越連續(xù)(平順)，則信號回波越少。反之，回波越大，則阻抗越不連續(xù)(路面不平整順)。所以，通過測量回波，我們就可以了解路面的質(zhì)量(電纜的阻抗連續(xù)性)。
因此lvds的特性阻抗的大小是使用方的工程師根據(jù)線纜的傳輸需求設(shè)計一個需求值，一般是來說有點是90Ω，有的選100Ω。當然也有寫其他排線甲方選50Ω，根據(jù)實際需求而定。不過總而言之，不管選擇哪一個中心值，需求方都要求我們FFC排線生產(chǎn)廠家將特性阻抗波動值控制在±15%，嚴格一些控制在±10%，甚至±5%以內(nèi)，只有波動足夠小，lvds排線的傳輸信號才越平穩(wěn)，信號連續(xù)性、圖像清晰度才越好。
下面我們以幾條實際lvds排線來說明特性阻抗的波動幅度。
（1）以0.5x51x182A單面貼一體材的這款lvds排線舉例：
這款lvds排線長度只有182mm，但是有三個折角，而這每個折角處是特性阻抗的一個波動處，以測試結(jié)果圖說明之：
由此可見，在排線的折角處還是有一定的變大貨變小，說明彎折處對特性阻抗有影響，但是它特性阻抗最大值93.95Ω，最小值86.73Ω，波動范圍較小，小于5%的波動幅度，效果是非常好的。
（2）0.5x51x1005A單面后貼吸波材 lvds排線舉例：
這款lvds排線長度有1005mm長，但是有三個折角，而這每個折角處是特性阻抗的一個波動處，以測試結(jié)果圖說明之：
這款lvds排線特性阻抗最大98.62Ω，最小90.08Ω，波動范圍在10%以內(nèi)，算比較不錯的。
