王志功电路与电子线路基础电路部分电子教案第章公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

1电路与电子线路基础FundamentalElectricandElectronicCircuits第12章互连线与传播线王志功zgwang@东南大学射频与光电集成电路研究所/director/working-1.htm第1页第1页

2第12章互连线与传播线互连线分布元件与传播线均匀传播线方程均匀传播线方程正弦稳态解均匀传播线原参数和副参数无损耗传播线无损耗线方程通解无损耗线波过程实际传播线第2页第2页

3互连线意义依据2.1节中线网定义，互联线就是电路元件之间联接线，是电路一个主要构成部分。但过去，互联线长期被忽略，未当作电路主要构成部分来看待。在分析计算时基本上不予考虑。当然，这样做也无可非议，因那时所涉及电路非常简朴，规模不大。然而，人们已注意到，在电力传播与配电系统中，尽管电路不甚复杂，但因线路长，有严重电压降，不得不考虑互联线问题。在电信系统中问题愈加严重。比如电话线路，每个用户都占有一对线，用户线路（Localline）是不能共享。线路又多又长。第3页第3页

41884年美国纽约市繁荣街道上空架设电话线左图是1884年美国纽约市繁荣街道上空，架设电话线实际照片。庞大“蜘蛛网”充斥了纽约市主要街道上空，严重地损害了市容，并且又与众多电力线路交错在一起，带来了安全问题。这就迫使政府制定法律，要求在一年内将所有电灯线和电话线移到地下。这是人类第一次感到有必要认真对付线网问题。第4页第4页

5线网问题显然，互联线必须认真整理、编号、归类、合理布局和布线，有效地利用有限空间。另一方面，又因线路即长又多又密，必定造成信号衰减损耗、带宽限制、波形失真、互相干扰串话等严重地影响信号传播和整个系统品质，这阐明了线网问题是不简朴。第5页第5页

6举例：家庭智能布线第6页第6页

7电路元件间互连早期电子装置，电路简朴，联线又短，普通无需考虑联线问题。伴随电子系统复杂性增长，联线问题开始突出。四十年代电子管产品已经感觉到联接线不有计划地编号编颜色，不把它们编扎起来，就无法生产，无法维修、检查和测试。进入晶体管时代后，电路元件间互连被约束在铜箔板表面上。人们发觉，不是所有电路都能够布在一个平面上。下图指出，在一个平面上把四个点所有联接起来是可行。然而，想把5个点所有联接已是不也许，总有一条线无法导通。第7页第7页

83个信号分别加到三个3个端点情形左图是将3个信号分别加到三个含有3个端点器件（比如，晶体管）上去。这样，共有9条联线需要连通，其网表下列：l1=(E1,D1a);l2=(E1,D2a)l3=(E1,D3a);l4=(E2,D1b)l5=(E2,D2b);l6=(E2,D3b)l7=(E3,D1c);l8=(E3,D2c)l9=(E3,D3c)不难发觉，l5无法非跨越连通。第8页第8页

9跳线与多层印刷电路板无论人们如何努力，总有一条线无路可走。看来，在一个平面上要连通所有联接线不是那么容易。要想所有连通，只能依托跳线(jumperwire)，从另一平面内取得连通。这就是为何在所有收录机或电视机印刷电路板上几乎都有若干跳线原因。在一些较复杂电子仪器设备中往往采用双面铜箔板，免去了跳线之烦。对于计算机这类电子产品除了布线联通问题外，尚有布线容量问题。在有限表面上挤不下如此众多布线，况且尚有许多其它电气性能要求，故普通采用多层印刷电路板（PCB，PrintedCircuitBoard），起码四层，多甚至达到64层。第9页第9页

10集成电路内部线网问题在集成电路内部，线网问题尤为严重。当前，不少芯片含有上亿个晶体管，联接线条数也是亿级。要在一个小小硅片上挤上亿条联线确实是一个难题。况且在硅片上允许联线层数是受工艺过程限制，不也许任意添加。早期集成电路普通用两层金属联线，必威体育精装版工艺达到6-10层联线。故线网联接是一个非常主要课题。第10页第10页

11底板/背板计算机事实上是一个最具代表性电子产品。一个小小计算机事实上含有上千万个元件。一个大型机、超级机往往装有几十亿个元件。这样多电子元件互相联接在一起主要是依托层次联接办法。最大量联接线事实上是在硅片上实现，尚有许许多多联线是在多层PCB上实现，尚有不少联线是在底板（Backplane）上实行。小小微机无需庞大底板，因而底板上连接没有引起人们注意。然而庞大程控互换机，底板上连接颇受人们注意。超级机底板连接将使人们大开眼界其复杂程度远远超出当年纽约上空“蜘蛛网”。第11页第11页

12底板/背板示例第12页第12页

13新技术为了处理联接线问题，人们已经开发了一些新技术，比如MCM（MultichipModule）多芯片组件，支撑面集成技术（Back--planeintegrated），FPIC（FieldProgram