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PCB阻抗设计过程中的介绍

PCB阻抗设计过程中的介绍

作者: 邓小军杭州捷配信息科技 | 来源:发表于2018-08-24 09:56 被阅读0次

    1、阻抗概念介绍

    阻抗指的交流电在导线中传导时所遇到的阻力。阻抗的类型主要可以分为三种:特性阻抗、差动阻抗和共面阻抗。特性阻抗是指单根信号线在传输信号时,相对某一参考层(也就是常说的屏蔽层),其信号传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗;差动阻抗不同于特性阻抗,它不是单根的信号线,而是两根信号线,所以它在传输信号的过程中同样受到同一层中的两根信号线间的信号阻力干扰;共面阻抗可以分为特性共面和差动共面两种,这种阻抗在设计时为保证信号的传递,在上面两种类型的阻抗基础上还需要考虑到信号线到与其相邻铜皮距离的影响。

    2、控制PCB阻抗的意义

    随着PCB行业的发展,PCB的设计也日益趋向于精密和高速,PCB在电子产品中起到的作用也越来越重要,而PCB中的阻抗也是一个很重要的参数,直接影响到电子产品信号传输的稳定性,从而决定了一个电子产品能否正常使用。在这样的前提下,如何保证PCB中阻抗得准确性就至关重要了。实际设计和生产过程中,板厂的工程师为了满足客户的要求需要反复去试算和匹配阻抗,同时产线也需要对指定的信号线特殊管控,但是实际影响因素太多(这也是本文第三点需要分析的),导致做出的成品pcb板上的阻抗常常不如人意,这也成为pcb生产过程中的一个难题。如果不能准确的管控信号线的阻抗,就会造成阻抗失真,进而影响影响到信号线上的信号传输,从而导致设计失败。综上所述,我们可以看出能否准确的控制阻抗是PCB设计成功的关键。

    3、影响PCB阻抗的因素

    常规情况下,板厂工程师在模拟阻抗时,主要考虑以下四个因素,即线宽线距、铜厚、介质厚度、介电常数,接下来我们就从这四个方面入手,分析下这四个因素对阻抗的影响。1、线宽与阻抗成反比,即加大线宽,则阻抗值减小,反之减小线宽可增大阻抗值,线宽的变化对阻抗的影响很大,所以为保证阻抗的准确性,板厂对指定的信号线都会特殊管控,常规线路宽度公差+/-20%,但是信号线的成品宽度在+/-10%的内,只有尽量减小线宽的公差,才能更好的达到控制阻抗的要目的。同时对于大部分板厂而言,调整线宽也是试算匹配阻抗的主要手段,当一个板子的介质厚度、介电常数和铜厚确定以后,就只能通过调节信号线的线宽来进行阻抗的微调。2、铜厚与阻抗成反比,减小铜箔厚度可增大阻抗,增大铜箔厚度可减小阻抗,铜厚通常都是客户指定的,所以虽然是影响阻抗的重要因素之一,但是一般情况下板厂在匹配阻抗时,都不会把调整铜厚算在考虑的范围内。3、介质厚度和线宽一样也是影响阻抗的主要因素之一,介质层厚度与阻抗值成正比,增加介质厚度可以增大阻抗,降低介质厚度可以减小阻抗。调整介质厚度和调整线宽可以说是板厂在试算阻抗时,最常用到的两个方法。业内常见的板材,每一种都有很多种类型的半固化片,板厂在试算阻抗时就需要选择合适的半固化片来完成试算。实际上板厂的工程师在计算阻抗的过程中,不是直接套用板材供应商提供的介质厚度。因为pcb中有很多没有铜皮和线路的空白基材位置在生产时需要用固化片去填充,所以实际的介质厚度应该是板材供应商提供的介质厚度减去固化片填充这些空白地方的厚度。这也是为什么经常电子工程师在设计板子时模拟的阻抗和板厂试算不一致的原因。4、介电常数与阻抗值成反比,所以增加介电常数,就可以减小阻抗,反之减小介电常数可增大阻抗。介电常数是由选择的板材来决定的,不同的板材,介电常数也会有所差异。每种板材的特性报告上都会有其对应的介电常数,工程师在试算过程中需要输入对应的介电常数来进行试算。以上四点就是常规影响阻抗的因素,只要能管控好这些因素,那么对阻抗的准确性就会有很大提高。

    我之前是做捷配打的板子,阻抗控制的还不错,推荐给大家试下。

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