2024年5月11日发(作者：逄兴国)

你认为你已经掌握了PCB走线的特征阻抗Z

0

，紧接着一份数据手册告诉你去设计一

个特定的差分阻抗。令事情变得更困难的是，它说：“……因为两根走线之间的耦合可以降

低有效阻抗，使用50Ω的设计规则来得到一个大约80Ω的差分阻抗！”这的确让人感到困

惑！

这篇文章向你展示什么是差分阻抗。除此之外，还讨论了为什么是这样，并且向

你展示如何正确地计算它。

图1 各种走线的结构

单线

图1(a)演示了一个典型的单根走线。其特征阻抗是Z

0

，其上流经的电流为i。沿线

任意一点的电压为V=Z

0

*i（根据欧姆定律）。

一般情况，线对：图1(b)演示了一对走线。线1具有特征阻抗Z

11

，与上文中Z

0

一致，电流i

1

。线2具有类似的定义。当我们将线2向线1靠近时，线2上的电流开始以比例

常数k耦合到线1上。类似地，线1的电流i1开始以同样的比例常数耦合到线2上。每根走

线上任意一点的电压，还是根据欧姆定律，为：

V

1

= Z

11

*i

1

+ Z

11

*k*i

2

（1）

V

2

= Z

22

*i

2

+ Z

22

*k*i

1

现在我们定义Z

12

= k*Z

11

以及Z

21

= k*Z

22

。这样，式（1）就可以写成：

V

1

= Z

11

*i1 + Z

12

*i

2

（2）

V

2

= Z21*i1 + Z

22

*i

2

这是一对熟悉的联立方程组，我们可以经常在教科书中看到。这个方程组可以推

广到任意数量的走线，并且可以用你们中大部分人都熟悉的矩阵形式来表示。

特殊情况，差分对：图1(c)演示了一对差分走线。重写式1：

V

1

= Z

11

*i

1

+ Z

11

*k*i

2

（1）

V2 = Z

22

*i

2

+ Z

21

*k*i

1

现在注意在仔细设计并且是对称的情况下，Z

11

= Z

22

= Z

0

，且i

2

= -i

1

这将导致

（经过一些变换）：

2024年5月11日发(作者：逄兴国)

你认为你已经掌握了PCB走线的特征阻抗Z

0

，紧接着一份数据手册告诉你去设计一

个特定的差分阻抗。令事情变得更困难的是，它说：“……因为两根走线之间的耦合可以降

低有效阻抗，使用50Ω的设计规则来得到一个大约80Ω的差分阻抗！”这的确让人感到困

惑！

这篇文章向你展示什么是差分阻抗。除此之外，还讨论了为什么是这样，并且向

你展示如何正确地计算它。

图1 各种走线的结构

单线

图1(a)演示了一个典型的单根走线。其特征阻抗是Z

0

，其上流经的电流为i。沿线

任意一点的电压为V=Z

0

*i（根据欧姆定律）。

一般情况，线对：图1(b)演示了一对走线。线1具有特征阻抗Z

11

，与上文中Z

0

一致，电流i

1

。线2具有类似的定义。当我们将线2向线1靠近时，线2上的电流开始以比例

常数k耦合到线1上。类似地，线1的电流i1开始以同样的比例常数耦合到线2上。每根走

线上任意一点的电压，还是根据欧姆定律，为：

V

1

= Z

11

*i

1

+ Z

11

*k*i

2

（1）

V

2

= Z

22

*i

2

+ Z

22

*k*i

1

现在我们定义Z

12

= k*Z

11

以及Z

21

= k*Z

22

。这样，式（1）就可以写成：

V

1

= Z

11

*i1 + Z

12

*i

2

（2）

V

2

= Z21*i1 + Z

22

*i

2

这是一对熟悉的联立方程组，我们可以经常在教科书中看到。这个方程组可以推

广到任意数量的走线，并且可以用你们中大部分人都熟悉的矩阵形式来表示。

特殊情况，差分对：图1(c)演示了一对差分走线。重写式1：

V

1

= Z

11

*i

1

+ Z

11

*k*i

2

（1）

V2 = Z

22

*i

2

+ Z

21

*k*i

1

现在注意在仔细设计并且是对称的情况下，Z

11

= Z

22

= Z

0

，且i

2

= -i

1

这将导致

（经过一些变换）：