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1、阻抗控制概念介紹 為區(qū)別直流電(DC)的電阻，把交流電所遇到的阻力稱為阻抗(Z0)，包括電阻(R)、感抗(XC)和容抗(XL)。 特性阻抗又稱“特征阻抗”。是指在某一頻率下，傳輸信號線中(也就是我們制作的線路板的銅線)，相對某一參考層(也就是常說的屏蔽層、影射層或參考層)，其高頻信號或電磁波在傳播過程中所受的阻力稱之為特性阻抗，它實(shí)際上是電阻抗、電感抗、電容抗等一個(gè)矢量總和。 2、控制PCB特性阻抗的意義 PCB在電子產(chǎn)品中不僅起電流導(dǎo)通的作用,同時(shí)也起信號傳送的作用; 電子產(chǎn)品的高頻、高速化，要求PCB提供的電路性能必須保證信號在傳輸過程中不發(fā)生反射，保持信號完整、不失真； 特性阻抗是解決信號完整性問題的核心所在； 電子設(shè)備（如電腦、通信交換機(jī)等）操作時(shí)，驅(qū)動(dòng)元件(Driver)所發(fā)出的信號，需通過PCB信號線到達(dá)接收元件（Receiver）。為保證信號完整性，要求PCB的信號線的特性阻抗（Z0）必須與頭尾元件的“電子阻抗”匹配； 當(dāng)傳輸線≥1/3上升時(shí)間長度時(shí)，信號會發(fā)生反射，須考慮特性阻抗。 3、影響特性阻抗的因素 介質(zhì)介電常數(shù)，與特性阻抗值成反比(Er)，下圖為常規(guī)的板材參數(shù):
線路層與接地層(或外層)間介質(zhì)厚度,與特性阻抗值成正比(H),下圖為常規(guī)的板材參數(shù):
阻抗線線底寬度(下端W1);線面(上端W2)寬度,與特性阻抗成反比。 銅厚,與特性阻抗值成反比(T) 相鄰線路與線路之間的間距,與特性阻抗值成正比（差分阻抗）(S) 基材阻焊厚度,與阻抗值成反比(C) 4、影響阻抗的工藝因素 由于蝕刻原因，在銅厚>2oz時(shí)對阻抗影響很大，一般無法控制阻抗。 設(shè)計(jì)中沒有銅和線的層面空白在生產(chǎn)時(shí)需要用固化片去填充，在計(jì)算阻抗時(shí)就不能直接代用板材供應(yīng)商提供的介質(zhì)厚度，而需要減去固化片填充這些空白地方的厚度，這就是自己計(jì)算的阻抗和生產(chǎn)廠家結(jié)果不一致的主要原因之一。 5、阻抗的計(jì)算 阻抗的計(jì)算是相對比較繁瑣的，但我們可以總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)值幫助提高計(jì)算效率。對于常用的FR4，50ohm的微帶線，線寬一般等于介質(zhì)厚度的2倍；50ohm的帶狀線，線寬等于兩平面間介質(zhì)總厚度的二分之一，這可以幫我們快速鎖定線寬范圍，注意一般計(jì)算出來的線寬比該值小些。 除了提升計(jì)算效率，我們還要提高計(jì)算精度。大家是不是經(jīng)常遇到自己算的阻抗和板廠算的不一致呢？有人會說這有什么關(guān)系，直接讓板廠調(diào)啊。但會不會有板廠調(diào)不了，讓你放松阻抗管控的情況呢？要做好產(chǎn)品還是一切盡在自己的掌握比較好。 以下提出幾點(diǎn)設(shè)計(jì)疊層算阻抗時(shí)的注意事項(xiàng)供大家參考： a，線寬寧愿寬，不要細(xì)。這是什么意思呢？因?yàn)槲覀冎乐瞥汤锎嬖诩?xì)的極限，寬是沒有極限的。如果到時(shí)候?yàn)榱苏{(diào)阻抗把線寬調(diào)細(xì)而碰到極限時(shí)那就麻煩了，要么增加成本，要么放松阻抗管控。所以在計(jì)算時(shí)相對寬就意味著目標(biāo)阻抗稍微偏低，比如單線阻抗50ohm，我們算到49ohm就可以了，盡量不要算到51ohm。 b，整體呈現(xiàn)一個(gè)趨勢。我們的設(shè)計(jì)中可能有多個(gè)阻抗管控目標(biāo)，那么就整體偏大或偏小，不要100ohm的偏大，90ohm的偏小。 c，考慮殘銅率和流膠量。當(dāng)半固化片一邊或兩邊是蝕刻線路時(shí)，壓合過程中膠會去填補(bǔ)蝕刻的空隙處，這樣兩層間的膠厚度時(shí)間會減小，殘銅率越小，填的越多，剩下的越少。所以如果你需要的兩層間半固化片厚度是5mil，要根據(jù)殘銅率選擇稍厚的半固化片。 d，指定玻布和含膠量�？催^板材datasheet的工程師都知道不同的玻布，不同的含膠量的半固化片或芯板的介電系數(shù)是不同的，即使是差不多高度的也可能是3.5和4的差別，這個(gè)差別可以引起單線阻抗3ohm左右的變化。另外玻纖效應(yīng)和玻布開窗大小密切相關(guān)，如果你是10Gbps或更高速的設(shè)計(jì)，而你的疊層又沒有指定材料，板廠用了單張1080的材料，那就可能出現(xiàn)信號完整性問題。 |
