在高速数字信号处理（DSP）系统中，传输线（Transmission Line, TL）效应是一个常见的噪声问题源头。当信号上升时间（Tr）小于两倍的传播延迟（Tp）时，信号线就可被视为传输线。例如，如果源到负载的延迟为2纳秒，那么上升时间小于4纳秒的任何信号都会被视为传输线。此时，需要终端匹配来确保最小的过冲和下冲，以防止反射导致的问题。过度的传输线反射可能会引起电磁干扰（EMI），并可能导致随机逻辑或DSP错误触发，这可能使设计无法通过联邦通信委员会（FCC）的认证，或者在所有操作条件下，如高温或过电压条件下，无法正常工作。
传输线分为无损和有损两种类型。理想的无损传输线具有零电阻，而有损传输线则包含一些微小的串联电阻，这些电阻会扭曲和衰减传播的信号。实际上，所有的传输线都是有损的。然而，有损传输线的建模是一项复杂的挑战，超出了本书的范围。本书专注于实用的解决问题方法，因此假设传输线是无损的，以简化问题。这是一个合理的假设，因为在工作频率低于1GHz的DSP系统中，印制电路板轨迹上的损耗相对于整个信号链，从模拟到数字再到模拟的损耗来说，可以忽略不计。
传输线理论中，一个无损传输线是由在路径上依次排列的串联寄生电感（L1、L2、L3、L4）和并联电容（C1、C2、C3、C4）组成的，如图2.1所示。这种模型是分析传输线行为的基础，其中电感代表线路的存储磁场能量的能力，而电容则表示其存储电场能量的能力。在实际的高速信号路径中，这些寄生元件不可忽视，它们会影响信号的质量和完整性。
理解传输线理论对于解决高速数字设计中的问题至关重要。例如，当信号在传输线上遇到不匹配的阻抗时，会发生反射。这些反射会导致信号质量下降，表现为过冲、下冲、振铃等现象，可能会导致数据错误。因此，进行阻抗匹配是设计高速电路的关键步骤，通常通过使用端接电阻来实现，以减少反射并保持信号完整性。
传输线的特性还取决于其特性阻抗，这是一个重要的参数，它决定了信号在传输线上传播时的电压和电流比例。特性阻抗不匹配会导致信号能量的反射，而匹配的特性阻抗则能确保信号有效地从源传输到负载，减少能量损失。
传输线效应在高速数字设计中起着决定性的作用，设计者必须充分考虑信号的上升时间、传播延迟以及线路的寄生参数。通过理解和应用传输线理论，工程师可以优化他们的设计，减少噪声，提高系统的可靠性和稳定性，以确保在各种工作条件下都能正确无误地执行。
