在低頻的情況下，導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度是均勻的，在中心流動的電流和邊緣的電流密度是相同的。但當(dāng)頻率逐步增加時，流動電荷會漸漸向邊緣靠近，甚至中間將沒有電流通過。與此類似的還有集束效應(yīng)，現(xiàn)象是電流密集區(qū)域集中在導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)，見下圖：
圖1-
這兩種現(xiàn)象不同之處在于前者與頻率密切相關(guān)，而后者主要和導(dǎo)線中心距與直徑的比值有關(guān)。這里我們主要考慮趨膚效應(yīng)，計算趨膚深度S（Skin Depth）的公式如下：
這里P表示導(dǎo)體的電阻率，ω代表頻率（單位：弧度/秒），μ代表圓周方向的磁率。從公式可以看到，趨膚深度和頻率的平方根成反比。
由于趨膚效應(yīng)引發(fā)的關(guān)鍵問題是導(dǎo)體電阻的增加，傳輸線的總電阻為：
其中RDC是直流電阻，它不隨頻率的變化而變化，RAC(f)是指交流電阻，它的大小為：
D是指導(dǎo)體的直徑，f指頻率，pr是指以1盎司沉銅為基準(zhǔn)的相對電阻率。
Δ方程表現(xiàn)出來的物理意義為：當(dāng)?shù)皖l的時候，不考慮交流電阻，所以導(dǎo)體的電阻是恒定的，隨著頻率的增加，當(dāng)達(dá)到一定的頻率時，總的電阻開始正比于頻率的平方根，這個臨界頻率就是在趨膚效應(yīng)出現(xiàn)的時候，也就是當(dāng)趨膚深度小于等于導(dǎo)體厚度的時候，對于圓形的導(dǎo)體，臨界狀態(tài)是趨膚深度等于導(dǎo)體的半徑，對于PCB板上的微帶線來說是趨膚深度等于導(dǎo)體厚度的一半。從實際情況看，對于通常的1盎司沉銅，5MIL線寬的PCB板來說，當(dāng)頻率達(dá)到14MHZ就會產(chǎn)生趨膚效應(yīng)。
那么，趨膚效應(yīng)在實際的布局布線中有什么具體影響呢？對于較短的傳輸線，我們把它當(dāng)作是理想的，可以不考慮傳輸過程中的耗損，但實際電路中，尤其是長距離傳輸?shù)碾娐?，就不能不考慮傳輸線電阻存在而導(dǎo)致的額外耗損。一般認(rèn)為，傳輸線上的損耗如果在0.2dB，也就是在2%以下，可以被看成是低損耗的傳輸線，一旦超過這一限度，則是應(yīng)該盡量避免的。根據(jù)單位傳輸線損耗的經(jīng)驗公式：Loss(per inch)=4.34[R/Z0]dB（詳見Johnson的High-speed digital design）?？梢杂嬎愕玫降蛽p耗傳輸線所允許的最大（x英寸）總電阻：Rx=0.046Z0，Z0為傳輸線特征阻抗。當(dāng)頻率較高，趨膚效應(yīng)比較嚴(yán)重的時候，我們要確定最大的布線長度就必須考慮到由于趨膚效應(yīng)而引起的電阻變化。
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