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再谈lvds排线之特性阻抗
  • 作者: 阿勇
  • 来源: 鑫美特FFC排线
  • 日期 : 2022-06-02
LVDS排线之特性阻抗只是针对高频信号而言的,对于低频信号是不存在特性阻抗的。

在这里我必须要强调一下传输线理论基础,简单述说一下:如果传输线上传输的信号是低频信号,假设是1KHZ,信号的波长就是300公里(这里假设信号速度等同于光速),这样即使传输线的长度有1米长或更长,相对于信号的波长来说,还是很短的,对信号而言,此传输线可以看成是短路,传输线对信号的影响微乎其微。但是,对于高速信号而言,假设信号频率提高到300MHZ,波长就减少到1米,这时候1米的传输线与信号的波长已经完全可以比较,信号在传输线上就会存在波动效应,在传输线上不同点上的电压电流就会不同。因此,在这种情况下,就不能忽略传输线对信号造成的影响,传输线相对信号来说就是一段长线,在应用中我们要用长线传输的理论来解决问题,特别是高频信号时,传输线理论非常重要。

特性阻抗是对于高频信号而言的,属于长线传输中的一个概念,一般现在数字电视信号都是高频信号,因此lvds排线的特性阻抗是存在的,也是必须要管控的。比如8K电视信号在lvds排线传输过程中,在信号到达的一个点,传输线与参考平面之间会形成电场,因电场的存在,在这个点会产生一个瞬间的小电流,这个瞬间的小电流在lvds排线的每一点都是存在的。同时信号也存在一定的电压,这样在信号传输过程中,lvds排线每一个点会等效成一个电阻,这个电阻就是我们提到的传输线的特性阻抗。

lvds特性阻抗是由排线导体规格(厚度与宽)、导体间距、绝缘膜材质及厚度有关,与长度无关,如果测试的频率大于1MHz,特性阻抗与频率几乎无关 。经过一系列比较复杂的算式得出特性阻抗的结果正好是以欧姆(Ω)为单位,所以中文把这个参数译做“特性阻抗”,有时简称阻抗。这个特性阻抗参数和欧姆定律中常引用的纯电阻完全是两个概念,虽然它们计量单位都是欧姆(Ω),但此“欧姆”非彼“欧姆”。特性阻抗是薇电阻 R0 暨“分布参数(电感与电容)”彼此“感应作用”的一个等效值,它被用来简要地衡量和描述导体介质的传输特性,且不随“均匀”传输线的长度改变而发生变化,。而电阻是与传输线的长度密切相关的一个参数,传输线越长,电阻值通常也越大

那么特性阻抗是越大越好还是越小越好呢?其实特性阻抗大小合适就好,而且特性阻抗最关键的是波动幅度要控制足够小。特性阻抗对线缆小白来说可能不好理解,为了方便大家理解,我们举一个类比的例子来加以说明。一条道路,如果非常平整,则我们就说它的平整度(特性阻抗)很高(亦即阻抗连续性好);如果出现坑洼不平,我们就说他的平整度差(阻抗不连续)。如果前面路断了(断头路),则车辆行人只能掉头回来(断头相当于电缆开路,阻抗突变为无穷大)。如果路面坑洼颠簸得很厉害,则底盘低的轿车就会放弃前行掉头返回(阻抗突变导致信号产生回波)。由此可以帮助理解:阻抗越连续(平顺),则信号回波越少。反之,回波越大,则阻抗越不连续(路面不平整顺)。所以,通过测量回波,我们就可以了解路面的质量(电缆的阻抗连续性)。

因此lvds的特性阻抗的大小是使用方的工程师根据线缆的传输需求设计一个需求值,一般是来说有点是90Ω,有的选100Ω。当然也有写其他排线甲方选50Ω,根据实际需求而定。不过总而言之,不管选择哪一个中心值,需求方都要求我们FFC排线生产厂家将特性阻抗波动值控制在±15%,严格一些控制在±10%,甚至±5%以内,只有波动足够小,lvds排线的传输信号才越平稳,信号连续性、图像清晰度才越好。

下面我们以几条实际lvds排线来说明特性阻抗的波动幅度。
(1)以0.5x51x182A单面贴一体材的这款lvds排线举例:
lvds排线0.5间距51位182mm长lvds排线182mm长

这款lvds排线长度只有182mm,但是有三个折角,而这每个折角处是特性阻抗的一个波动处,以测试结果图说明之:
0.5-51-182 lvds排线测试图

0.5-51-182 lvds排线测试结果数据
由此可见,在排线的折角处还是有一定的变大货变小,说明弯折处对特性阻抗有影响,但是它特性阻抗最大值93.95Ω,最小值86.73Ω,波动范围较小,小于5%的波动幅度,效果是非常好的。
(2)0.5x51x1005A单面后贴吸波材  lvds排线举例:
lvds排线0.5间距51位1005mm长
这款lvds排线长度有1005mm长,但是有三个折角,而这每个折角处是特性阻抗的一个波动处,以测试结果图说明之:
lvds排线0.5间距51位1005mm长特性阻抗图
lvds排线0.5间距51位1005mm长特性阻抗值
这款lvds排线特性阻抗最大98.62Ω,最小90.08Ω,波动范围在10%以内,算比较不错的。







 
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