什么是特性阻抗?影响特性阻抗的因素有哪些?

电子说

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描述

阻抗为区别直流电(DC)的电阻,把交流电所遇到的阻力称为阻抗(Z0),包括电阻(R)、感抗(XC)和容抗(XL)。

1特性阻抗

又称“特征阻抗”。在高频范围内,信号传输过程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流I,而如果信号的输出电平为V,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,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z0。特性阻抗受介电常数、介质厚度、线宽等因素影响。

是指在某一频率下,传输信号线中(也就是我们制作的线路板的铜线),相对某一参考层(也就是常说的屏蔽层、影射层或参考层),其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗,它实际上是电阻抗、电感抗、电容抗等一个矢量总和。

2控制PCB特性阻抗的意义

PCB在电子产品中不仅起电流导通的作用,同时也起信号传送的作用;

电子产品的高频、高速化,要求PCB提供的电路性能必须保证信号在传输过程中不发生反射,保持信号完整、不失真;

特性阻抗是解决信号完整性问题的核心所在;

电子设备(如电脑、通信交换机等)操作时,驱动元件(Driver)所发出的信号,需通过PCB信号线到达接收元件(Receiver)。为保证信号完整性,要求PCB的信号线的特性阻抗(Z0)必须与头尾元件的“电子阻抗”匹配;

当传输线≥1/3上升时间长度时,信号会发生反射,须考虑特性阻抗。

3影响特性阻抗的因素

介质介电常数,与特性阻抗值成反比(Er),下图为常规的板材参数:

pcb

线路层与接地层(或外层)间介质厚度,与特性阻抗值成正比(H),下图为常规的板材参数:

pcb

阻抗线线底宽度(下端W1);线面(上端W2)宽度,与特性阻抗成反比。

铜厚,与特性阻抗值成反比(T)

相邻线路与线路之间的间距,与特性阻抗值成正比(差分阻抗)(S)

基材阻焊厚度,与阻抗值成反比(C)

4影响阻抗的工艺因素

由于蚀刻原因,在铜厚>2oz时对阻抗影响很大,一般无法控制阻抗。

设计中没有铜和线的层面空白在生产时需要用固化片去填充,在计算阻抗时就不能直接代用板材供应商提供的介质厚度,而需要减去固化片填充这些空白地方的厚度,这就是自己计算的阻抗和生产厂家结果不一致的主要原因之一。

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