PCB設(shè)計(jì)總有幾個(gè)阻抗沒法連續(xù)的地方，怎么辦？

小融一號(hào)

大家都知道阻抗要連續(xù)，但是，正如羅永浩所說“人生總有幾次踩到大便的時(shí)候”，PCB設(shè)計(jì)也總有阻抗不能連續(xù)的時(shí)候。怎么辦？ 特性阻抗：又稱“特征阻抗”，它不是直流電阻，屬于長(zhǎng)線傳輸中的概念。在高頻范圍內(nèi)，信號(hào)傳輸過程中，信號(hào)沿到達(dá)的地方，信號(hào)線和參考平面（電源或地平面）間由于電場(chǎng)的建立，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流，如果傳輸線是各向同性的，那么只要信號(hào)在傳輸，就始終存在一個(gè)電流I，而如果信號(hào)的輸出電平為V，在信號(hào)傳輸過程中，傳輸線就會(huì)等效成一個(gè)電阻，大小為V/I，把這個(gè)等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z。信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中，如果傳輸路徑上的特性阻抗發(fā)生變化，信號(hào)就會(huì)在阻抗不連續(xù)的結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生反射。影響特性阻抗的因素有：介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線寬、銅箔厚度。 【1】漸變線 一些RF器件封裝較小，SMD焊盤寬度可能小至12mils，而RF信號(hào)線寬可能達(dá)50mils以上，要用漸變線，禁止線寬突變。漸變線如圖所示，過渡部分的線不宜太長(zhǎng)。 【2】拐角 RF信號(hào)線如果走直角，拐角處的有效線寬會(huì)增大，阻抗不連續(xù)，引起信號(hào)反射。為了減小不連續(xù)性，要對(duì)拐角進(jìn)行處理，有兩種方法：切角和圓角。圓弧角的半徑應(yīng)足夠大，一般來說，要保證：R>3W。如圖右所示。 【3】大焊盤 當(dāng)50歐細(xì)微帶線上有大焊盤時(shí)，大焊盤相當(dāng)于分布電容，破壞了微帶線的特性阻抗連續(xù)性。可以同時(shí)采取兩種方法改善：首先將微帶線介質(zhì)變厚，其次將焊盤下方的地平面挖空，都能減小焊盤的分布電容。如下圖。 【4】過孔 過孔是鍍?cè)?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/電路" target="_blank" class="relatedlink">電路板頂層與底層之間的通孔外的金屬圓柱體。信號(hào)過孔連接不同層上的傳輸線。過孔殘樁是過孔上未使用的部分。過孔焊盤是圓環(huán)狀墊片，它們將過孔連接至頂部或內(nèi)部傳輸線。隔離盤是每個(gè)電源或接地層內(nèi)的環(huán)形空隙，以防止到電源和接地層的短路。 過孔的寄生參數(shù) 若經(jīng)過嚴(yán)格的物理理論推導(dǎo)和近似分析，可以把過孔的等效電路模型為一個(gè)電感兩端各串聯(lián)一個(gè)接地電容，如圖1所示。 過孔的等效電路模型從等效電路模型可知，過孔本身存在對(duì)地的寄生電容，假設(shè)過孔反焊盤直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T,板基材介電常數(shù)為ε,則過孔的寄生電容大小近似于： 過孔的寄生電容可以導(dǎo)致信號(hào)上升時(shí)間延長(zhǎng)，傳輸速度減慢，從而惡化信號(hào)質(zhì)量。同樣，過孔同時(shí)也存在寄生電感，在高速數(shù)字PCB中，寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn)，從而減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。假設(shè)L為過孔的電感，h為過孔的長(zhǎng)度，d為中心鉆孔的直徑。過孔近似的寄生電感大小近似于： 過孔是引起RF 通道上阻抗不連續(xù)性的重要因素之一，如果信號(hào)頻率大于1GHz，就要考慮過孔的影響。減小過孔阻抗不連續(xù)性的常用方法有：采用無盤工藝、選擇出線方式、優(yōu)化反焊盤直徑等。優(yōu)化反焊盤直徑是一種最常用的減小阻抗不連續(xù)性的方法。由于過孔特性與孔徑、焊盤、反焊盤、層疊結(jié)構(gòu)、出線方式等結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，建議每次設(shè)計(jì)時(shí)都要根據(jù)具體情況用HFSS和Optimetrics進(jìn)行優(yōu)化仿真。當(dāng)采用參數(shù)化模型時(shí)，建模過程很簡(jiǎn)單。在審查時(shí)，需要PCB設(shè)計(jì)人員提供相應(yīng)的仿真文檔。 過孔的直徑、焊盤直徑、深度、反焊盤，都會(huì)帶來變化，造成阻抗不連續(xù)性，反射和插入損耗的嚴(yán)重程度 【5】通孔同軸連接器 與過孔結(jié)構(gòu)類似，通孔同軸連接器也存在阻抗不連續(xù)性，所以解決方法與過孔相同。減小通孔同軸連接器阻抗不連續(xù)性的常用方法同樣是：采用無盤工藝、合適的出線方式、優(yōu)化反焊盤直徑。 ——文章來源:電子工程專輯 融創(chuàng)芯城PCB/SMT,專業(yè)做樣板、快板、小批量，最快8小時(shí)加急。 特價(jià)：單雙面樣板10*10mm，10pcs以下50元， 15x15mm-10pcs以下90元（1.0~1.6mm綠油白字噴錫）， 行業(yè)最低，平臺(tái)的信譽(yù)讓您放心！ 樣板最小過孔達(dá) 0.2線 3mil，塞孔免費(fèi)！ 5平米以上全免100%測(cè)試費(fèi)，330全包（0.8-1.6mm噴錫板） 交期提速：12點(diǎn)前下單付款的，當(dāng)天算入交期有效時(shí)間 樣板SMT/DIP 200元起，絕對(duì)實(shí)惠。 歡迎訪問www.digiic.com自助詢價(jià)下單或人工一對(duì)一報(bào)價(jià)哦! www.digiic.com) ,專業(yè)服務(wù)小批量的采購(gòu)和配單要求, 提供一站式電子元器件，PCB，PCBA購(gòu)買服務(wù);  并提供項(xiàng)目眾包、方案共享平臺(tái)，把低頻使用的技術(shù)資源和人才資源，與社會(huì)有產(chǎn)品或方案開發(fā)需求的公司和個(gè)人對(duì)接起來，為廣大工程師和在校學(xué)生提供例程、案例培訓(xùn)和新產(chǎn)品知識(shí)推廣；  融創(chuàng)芯城微信端將定期推送高品質(zhì)的技術(shù)文章，行業(yè)資訊等諸多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容！關(guān)注我們妥妥沒錯(cuò)！！ 希望與技術(shù)文章原創(chuàng)作者，以及更多原廠工程師、資深電子工程師互動(dòng)交流？------歡迎加入融創(chuàng)芯城電子技術(shù)群，長(zhǎng)按以下QQ群二維碼，識(shí)別加入，或長(zhǎng)按識(shí)別客服微信號(hào)，加入融創(chuàng)電子技術(shù)微信群！ QQ群：499391543