趨膚效應(yīng)簡介

介紹傳輸線理論的文章常常重點(diǎn)關(guān)注圖4.14的中心區(qū)域，位于RC區(qū)和趨膚效應(yīng)區(qū)之間。在這個中心區(qū)域，電纜衰減隨頻率的變化是平坦的，不存在相位失真，而且特性阻抗也是平坦的，在這個區(qū)域，電纜看起來是理想狀態(tài)。在實(shí)際情況中，即使這個理想的工作區(qū)域存在，也是在很窄的范圍以內(nèi)。

在趨膚效應(yīng)區(qū)，電纜的長度減少一半會使它的頻率響應(yīng)有4倍的改善。這是因?yàn)樗p與電阻和長度之積成正比。當(dāng)我們減少一半的長度，衰減也將減少一半。當(dāng)我們把頻率增加4倍時，衰減則增加兩倍。

對于普通的數(shù)字傳輸線，總電阻限制在式（）的條件之內(nèi)就仍然可以使用，但阻抗呈現(xiàn)出隨頻率而變化的特性。以數(shù)字轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)的趨膚效應(yīng)電阻代入式（），會得到一個保守的精確結(jié)果。堅(jiān)持這一準(zhǔn)則，我們的傳輸電路總是會工作得很好，實(shí)際通過的上升沿將不會失真。

長距離的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，采用的數(shù)據(jù)接收器比通常的TTL電路具有更大的電壓容限，可以容忍大于0.2DB的損耗。損耗預(yù)算越大，可以使電路的工作距離越長。

采用式（）直接算出數(shù)字轉(zhuǎn)折頻率處的預(yù)期損耗。在前式中加入趨膚效應(yīng)電阻式（）作為R項(xiàng)。

在數(shù)字轉(zhuǎn)折頻率處限定損耗不超過0.5DB，可以使每個上升沿的95%的幅值都能通過。如果能夠容忍一定程度的上升時間劣化，那么當(dāng)計(jì)算0.5DB損耗的限定時，可以使用其轉(zhuǎn)折頻率值來算出到達(dá)接收器時所希望的信號上升時間。

長距離通信的另一個技巧是使數(shù)據(jù)編碼具有相同數(shù)量的1和0，然后讓它通過一個交流耦合網(wǎng)絡(luò)。這個交流耦合的網(wǎng)絡(luò)去除了數(shù)字信號中由驅(qū)動器產(chǎn)生的任何直流偏置分量。其結(jié)果是波形的高電平和低電平偏移相等。這個信號的接收器應(yīng)該具有一個精確的過零決門限。這一方法能夠容忍更大數(shù)量的衰減。

限制了連續(xù)1或0的最大數(shù)目的傳輸編碼還能夠容忍更大一些的衰減。圖4.15舉例說明了對于一個編碼長度受限的系統(tǒng)，最壞情形下的碼型。在A點(diǎn)，數(shù)據(jù)發(fā)送器開始傳輸一長串連續(xù)的1。在B點(diǎn)該長電纜的有限頻率響應(yīng)已經(jīng)上升到一個最大值。在C點(diǎn)，這個小的數(shù)據(jù)脈沖通過，該數(shù)據(jù)脈沖的有效效率是FCLK/2，而整個數(shù)據(jù)碼型的有效頻率為FCLK/4N。如果這個電纜在FCLK/2處的頻率響應(yīng)幅值是在FCLK/4處幅值的一半，那么C點(diǎn)脈沖決不可能超過零點(diǎn)門限，而接收器也無法檢測到它。

一個良好的習(xí)慣做法是，保證電纜足夠短，以使一個編碼長度受限系統(tǒng)相應(yīng)的頻率響應(yīng)之比大于7：10：

超出這個距離限制，就需要采用模擬信號的均衡方式。

3、趨膚效應(yīng)區(qū)內(nèi)的傳輸線阻抗

一旦越過臨界頻率R/L，WL項(xiàng)隨W呈線性增長，而R（W）項(xiàng)因趨膚效應(yīng)項(xiàng)也會與W1/2成正比增長。R（W）項(xiàng)相對于WL值一直很小，因此由式（）給出的阻抗值仍然固定在（L/C）1/2。傳輸線的輸入阻抗受趨膚效應(yīng)的影響并不大