特征阻抗的计算与控制

目录

摘要 ............................................................................................................................................ 2 前言 ............................................................................................................................................ 4 第一章 特征阻抗的基本概念 .................................................................................................. 5 1.1 特征阻抗的定义............................................................................................................. 5 1.2 特征阻抗定义的解析..................................................................................................... 5 1.3 特征阻抗的意义............................................................................................................. 5 第二章 特征阻抗的计算与控制 .............................................................................................. 6 2.1 阻抗控制的定义............................................................................................................. 6 2.2 影响PCB迹线阻抗的因素 ........................................................................................... 6 2.3 PCB传输线的主要形式 ................................................................................................ 7 2.4 特征阻抗的计算............................................................................................................. 8 2.5 常用的几种计算模块................................................................................................... 11 第三章 研究总结 .................................................................................................................... 14 3.1 差分线阻抗的控制....................................................................................................... 14 3.2 PCB设计前的准备工作 .............................................................................................. 14 3.3 关于介电常数ER的问题 ............................................................................................ 14 第四章 PCB的叠层设计和制作工艺流程（扩展） ............................................................ 16 4.1 PCB的叠层设计 .......................................................................................................... 16 4.2 PCB制作工艺流程 ...................................................................................................... 17 4.3 重要流程的详解........................................................................................................... 18 致谢 .......................................................................................................................................... 20 参考文献 .................................................................................................................................. 20 附录 .......................................................................................................................................... 21

摘要：本文首先介绍了特征阻抗的基本概念和意义；其次阐述了影响特征阻抗的主要因素；接着介绍了如何进行特征阻抗的计算与控制；最后是对此研究的经验总结。 关键词：特征阻抗、概念、计算、总结

Abstract:：This paper first introduces the basic concepts and the significance of characteristic impedance; secondly describes the effects of main factors of characteristic impedance; then introduced how to characteristic impedance calculation and control; the last is the summary of experiences in this study.

Key words: characteristic impedance, concept, calculation, summary

前言

随着 PCB 信号切换速度不断加快，当今的 PCB 设计者需要理解和控制 PCB 迹线的阻抗。相应于现代数字电路较短的信号传输时间和较高的时钟速率，PCB 迹线不再是简单的连接，而是传输线。

在实际情况中，需要在数字边际速度高于1ns 或模拟频率超过300Mhz时控制迹线阻抗。PCB 迹线的关键参数之一是其特性阻抗（即波沿信号传输线路传送时电压与电流的比值）。印制电路板上导线的特性阻抗是电路板设计的一个重要指标，特别是在高频电路的PCB设计中，必须考虑导线的特性阻抗和器件或信号所要求的特性阻抗是否一致，是否匹配。因为特征阻抗在传输中是否保持一致将影响到信号的完整性从而导致信号的失真，由此可见对信号的特征阻抗控制已变得极为重要。

第一章 特征阻抗的基本概念

1.1 特征阻抗的定义

特征阻抗，又称为特性阻抗，它是在甚高频、超高频范围的概念[1]。那什么是特征阻抗呢？在信号的传输过程中，在信号沿到达的地方，信号线和参考平面（参考平面指的是电源平面或者是地平面）之间由于电场的建立，就会产生一个瞬间的电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就会始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，则在信号传输过程中传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，我们把这个等效的电阻称为传输线的特征阻抗（Characteristic Impedance）Z.

1.2 特征阻抗定义的解析

首先，必须明白特征阻抗跟线的阻抗的区别，特征阻抗属于传输线的概念，指的是传输线上点的阻抗，而线的阻抗（一般称为电阻）是对与直流而言的；其次传输线又分为微带线和带状线，微带线是指只有一个参考平面的传输线，带状线是指有两个参考平面的传输线；最后特征阻抗是对交流信号而言，对直流信号来说传输线的电阻并不是Z，而是远远小于这个值（也就是所说的直流电阻）。

1.3 特征阻抗的意义

信号在传输的过程中，如果传输线上的特征阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点上产生反射，后果就是EMI（电磁干扰）有问题，信号不完整。

第二章 特征阻抗的计算与控制

2.1 阻抗控制的定义

阻抗控制(eImpedance Controling)，线路板中的导体中会有各种信号的传递，为提高其传输速率而必须提高其频率，线路本身若因蚀刻、叠层厚度、导线宽度等不同因素的变化，将会造成阻抗值的变化，使其信号失真。故在高速线路板上的导体，其阻抗值应控制在某一范围之内，称为―阻抗控制‖。

2.2 影响PCB迹线阻抗的因素

PCB 迹线的阻抗将由其感应和电容性电感、电阻和电导系数确定。影响PCB走线的阻抗的因素主要有: 铜线的宽度、铜线的厚度、介质的介电常数、介质的厚度、焊盘的厚度、地线的路径、走线周边的走线等，如图2.1所示。PCB 阻抗的范围是 25 至120 欧姆。

图 2.1

H1:介质厚度(PP片或者板材,不包括铜厚) Er1:PP片的介电常数 W1:阻抗线下线 …… 此处隐藏：7775字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……