信號完整性揭秘-于博士SI設計手記

3.3 傳輸線的返回電流

按照傳統的電路理論，電流要流到互連線的末端，然后從另一條路徑回流，才能形成電流回路。如果傳輸線無限長，信號電壓施加到傳輸線上后，信號永遠也不清楚傳輸線的末端是什么情況，那么是否會有電流回流呢?

在圖3-4中，給一段傳輸線加載一個脈沖信號，傳輸線非常長，而且末端開路，我們測量加載信號之后， 一小段時間內信號路徑和返回路徑的電流情況。圖3-5顯示了信號路徑和返回路徑上不同時刻的電流大小。當信號剛剛加載到傳輸線上的瞬間兩條路徑上就都產生了電流，但是此時信號剛剛進入傳輸線，尚未到達傳輸線末端，并不清楚傳輸線的末端是 什么情況。因此，電流回路的建立并不是電流先流到末端通過末端的連接從返回路徑流回。 當信號電壓施加在傳輸線入口的瞬間，信號路徑和參考路徑之間產生電位差，同時伴隨著電荷的積聚，從而產生電流，這類似于電容的充電。在信號向前傳播過程中，傳輸線上的各個位置依次重復這一過程，不斷有電流產生。隨著信號的傳播，產生電流的位置不斷前移。即使信號沒有到達末端，或者即使末端開路，電流同樣存在。

返回電流的形成過程反映了傳輸線的典型特征，理解傳輸線的行為需要“動態”的思維。從這一過程也可以看出，返回路徑是否為“地”無關緊要，即使是一段懸空的銅皮同樣也會有電荷的積聚并產生電流。

要想理解高速電路中的各種現象，必須理解傳輸線的行為特征，不要使用“接地”的概念。傳統的“接地”概念無法解釋高速電路中信號傳輸的行為方式，并且會造成很多困惑。

以上內容來自行業內著名專家——于博士，著作“ 信號完整性揭秘-于博士SI設計手記 ”書中第十章第一節！