阻抗的控制和許多因素相關,比如PCB的特性、用在何處等等。如果PCB設計用于數字信號,那么一般就是差分阻抗,這和射頻信號的應用就有所不同。然而,在這兩大類應用里,還可以細分為更多的子類進行討論。 數字應用,特別是高速的數字應用,為保證信號的完整性,對阻抗的大小以及阻抗的一致性有很高的要求。為測試數字信號的完整性,通常采用眼圖、脈沖失真、誤碼率、斜率等等這些方法。一條關鍵的數字信號走線,如果阻抗沒有控制好,往往會影響整個PCB的制作質量。 通常,當一個變化的能量信號從固定阻抗的環境突然變換到其它環境時,在阻抗過渡區會有大量的反射波產生。同樣,一個數字脈沖信號,當從40歐姆的阻抗線切換到50歐姆的阻抗線時,在過渡區也會產生大量的反射信號。隨之而來,脈沖的幅度和形狀也會由于反射波的存在而發生變化。然后,脈沖的失真會對高速數字信號系統的數字完整性產生影響。 PCB上的阻抗不匹配對數字系統帶來的另外一個問題是電磁干擾的存在(EMI)。阻抗不匹配帶來的反射信號會在阻抗過渡區的一定范圍內產生電磁輻射。輻射的能量會耦合到臨近的走線或者器件上,有可能導致它們的電性能惡化。 射頻應用中的阻抗匹配有時和高速數字應用面臨同樣的問題。在射頻應用中,很多時候需要高效的將能量從一個模塊傳輸到另外一個模塊。比如,如何將無線系統中發射機產生的能量更加高效的傳輸到天線上去。如果從發射機到天線的饋線阻抗匹配的不是很好,那么在無線信號發射之前,就會有一部分的信號能量被損失掉。無線系統的發射端口如果不能在合適的條件下工作,有可能致使接收端的信號質量下降而引起通信距離的縮短。 有很多的射頻、微波以及毫米波的研發團隊在一直致力于阻抗匹配的研究。除上述的例子外,比如功率放大器、雷達、低噪聲放大器等等都在他們研究的范圍內。在這些領域內,阻抗匹配從來都是非常重要的。 在功率放大器電路中,PCB被劃分為不同的功能區。很多區域都需要阻抗匹配,并且阻抗的值從一個區域到另外一個區域會有很大的變化。功率放大器本身的輸入阻抗通常小于10歐姆,然而PCB的阻抗線是50歐姆。為保證能量高效的從50歐姆區域傳遞到小于10歐姆的區域,功率放大器的輸入信號的純凈度就顯得非常重要。 阻抗的類型有很多種。在PCB上,最常用的是特性阻抗。另外還有輸入阻抗、波阻抗、鏡像阻抗等等。大多數的阻抗問題都是頻響問題。這種問題在寬帶功放上出現的比較多。功放設計中必需的阻抗匹配網絡在實際使用中往往只在一定的頻率范圍內有效。很多時候,功率放大器件的頻率使用范圍都比其輸入/輸出匹配網絡的有效頻率范圍要寬。 PCB走線的阻抗值和很多的變量有關。按照對阻抗影響的大小排序如下:基材的厚度,介電常數,線寬以及銅箔厚度。按照固定配方制作的高頻電路板材料,具有嚴格的厚度控制,就像介電常數的控制一樣。基材上的銅箔厚度也同樣需要嚴格控制。但是,請記住,在實際的電路里,由于PCB制作技術的不同,這些厚度都有可能稍有變化。 |