PCB阻抗设计主要类型及影响因素

PCB阻抗设计你必须知道的那点事!

1前言

随着科技发展， 尤其在积体电路的材料之进步，使运算速度有显著提升， 促使积体电路走向高密度﹑小体积， 单一零件， 这些都导致今日及未來的印刷电路板走向高频响应， 高速率数位电路之运用， 也就是必須控制线路的阻抗﹑低失真﹑低干扰及低串音及消除电磁干扰EMI。阻抗设计在PCB设计中显得越来越重要。作为PCB制造前端的制前部，负责阻抗的模拟计算，阻抗条的设计。客户对阻抗控制要求越来越严，而阻抗管控数目也原来越多，如何快速，准确地进行阻抗设计，是制前人员非常关注的一个问题。

2阻抗主要类型及影响因素

阻抗（Zo）定义：对流经其中已知频率之交流电流所产生的总阻力称为阻抗（Zo）。对印刷电路板而言，是指在高频讯号之下，某一线路层（signal layer）对其最接近的相关层（reference plane）总合之阻抗。

2.1 阻抗类型：

（1）特性阻抗　在计算机﹑无线通信等电子信息产品中， PCB的线路中的传输的能量， 是一种由电压与时间所构成的方形波信号（square wave signal， 称为脉冲pulse），它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。

（2）差动阻抗　驱动端输入极性相反的两个同样信号波形，分別由两根差动线传送，在接收端这两个差动信号相減。差动阻抗就是两线之間的阻抗Zdiff。

（3）奇模阻抗　两线中一线對地的阻抗Zoo，两线阻抗值是一致。

（4）偶模阻抗　驱动端输入极性相同的两个同样信号波形， 將两线连在一起时的阻抗Zcom。

（5）共模阻抗　两线中一线对地的阻抗Zoe，两线阻抗值是一致，通常比奇模阻抗大。

其中特性和差动为常见阻抗，共模与奇模等很少见。

2.2 影响阻抗的因素：

W-----线宽/线间　线寬增加阻抗变小，距离增大阻抗增大；

H----绝缘厚度　厚度增加阻抗增大；

T------铜厚　铜厚增加阻抗变小；

H1---绿油厚　厚度增加阻抗变小；

Er-----介电常数　参考层　DK值增大， 阻抗減小；

Undercut----W1-W　undercut增加， 阻抗變大。

3阻抗计算自动化

如今，我们业界最常用的阻抗计算工具是Polar公司提供的Si8000 Field Solver，Si8000是全新的边界元素法场效解计算器软件，建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。此软件包含各种阻抗模块，人员通过选择特定模块，输入线宽，线距，介层厚度，铜厚，Er值等相关数据，可以算出阻抗结果。一个PCB阻抗管控数目少则4，5组，多则几十组，每一组的管控线宽，介层厚度，铜厚等都不同，如果一个个去查数据，然后手动输入相关参数计算，非常费时且容易出错。

下面，将介绍Si8000软件自动地进行阻抗设计的参数：

Q总结

PCB的竞争越来越激烈，样品交期越来越短，阻抗设计在制前工作中占了很大的比例，如何缩短阻抗制作时间，做出满足客户要求的阻抗匹配，是制前部必需考虑的一个问题。InPlan和InCoupon的出现，给阻抗设计提供了很好的帮助。当然，各PCB板厂自己的阻抗计算规则，Layout方式与大小都会不一样，InPlan系统需专人进行开发，维护，才能真正实现其功能。但相信，阻抗设计的自动化，将在PCB制前部越来越普及。