新手入门:道理如何计算PCB阻抗呢?

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。

没有阻抗控制的话,将引发相当大的信号反射和信号失真,导致设计失败。常见的信号,如PCI总线PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等,均需要进行阻抗控制。阻抗控制最终需要通过PCB设计实现,对PCB板工艺也提出更高要求,经过与PCB厂的沟通,并结合EDA软件的使用,按照信号完整性要求去控制走线的阻抗。


阻抗类型有哪些?


(1)特性阻抗


在计算机﹑无线通讯等电子信息产品中, 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,分别由两根差动线传送,在接收端这两个差动信号相减。差动阻抗就是两线之间的阻抗Zdiff。


(3)奇模阻抗


两线中一线对地的阻抗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, 将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。


如何计算PCB阻抗?公式是什么?


特性阻抗公式


微带线(microstrip)


  Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中,W为线宽,T为走线的铜皮厚度,H为走线到参考平面的距离,Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。


带状线(stripline)


Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(0.8W+T)]} 其中,H为两参考平面的距离,并且走线位于两参考平面的中间。此公式必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才能应用


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