阻抗设计01
一、特性阻抗的定義:
? ? ? 特性阻抗:又稱為“特征阻抗”,它不是直流阻抗,屬于長線傳輸中的概念。在高頻范圍內,信號傳輸過程中,信號沿到達的地方,信號線和參考平面(電源或地平面)間由于電場的建立,會產生一個瞬間電流,如果傳輸線是各向同性的,那么只要信號在傳輸,就始終存在一個瞬間電流? I,而如果信號的輸出電平為V,在信號傳輸過程中,傳輸線就會等效成一個電阻,大小為V/I,把這個等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z。信號在傳輸的過程中,如果傳輸路徑上的特性阻抗發生變化,信號就會在阻抗不連續的結點產生反射,影響特性阻抗的因素有:a、介電常數? ?b、介質厚度? c、線寬? ? d、銅箔厚度
二、控制阻抗的目的:
? ? ? 隨著信號傳送速度迅猛的提高和高頻電路的廣泛應用,對印刷電路板也提出了更高的要求,印刷電路板提供的電路性能必須能夠使信號在傳輸過程中不發生發射現象,信號保持完整,降低傳輸損耗,起到匹配阻抗的作用,這樣才能得到完整、可靠、精確、無干擾、噪音的傳輸信號。
? ? ? 阻抗匹配在高頻設計中是很重要的,阻抗匹配與否關系到信號的質量優劣。而阻抗匹配的目的主要在于傳輸線上所有高頻的微坡信號都能到達負載點,不會有信號反射回源點。因此,在高頻信號傳輸的pcb板中,特性阻抗的控制非常重要。
三、計算阻抗需要的條件:
? ? ? a、板厚? ??
? ? ? b、層數
? ? ?c、基板材料
? ? ?d、表面工藝
? ? ?e、阻抗值
? ? ?f、阻抗公差
? ? g、銅厚
四、影響阻抗的因素:
? ? ?a、介質厚度
? ? ?b、介電常數
? ? ?c、銅厚
? ? ?d、線寬
? ? ?e、線距
? ? ?f、阻焊厚度
注意:一般的話,介質厚度、線距越大,阻抗值就越大;而介電常數、銅厚、線寬、阻焊厚度等越大,它的阻抗值就越小
① 介質厚度 H 增加介質厚度可以提高阻抗,降低介質厚度可以減小阻抗;不同的半固化片 有不同的膠含量與厚度.其壓合后的厚度與壓機的平整性、壓板的程序有關;對 所使用的任何一種板材,要取得其可生產的介質層厚度,利于設計計算,而工程設 計、壓板控制、來料公差是介質厚度控制的關鍵。 ② 線寬 W 增加線寬,可減小阻抗,減小線寬可增大阻抗。線寬的控制要求在+/-10% 的公差內,才能較好達到阻抗控制要求信號線的缺口影響整個測試波形,其單點 阻抗偏高,使其整個波形不平整,阻抗線不允許補線,其缺口不能超過10% 線寬主要是通過蝕刻控制來控制。為保證線寬,根據蝕刻側蝕量、光繪誤差、圖 形轉移誤差,對工程底片進行工藝補償,達到線寬的要求。 ③ 銅厚 T 減小線厚可增大阻抗,增大線厚可減小阻抗;線厚可通過圖形電鍍或選用相 應厚度的基材銅箔來控制。對銅厚的控制要求均勻,對細線、孤立的線的板加上 分流塊,其平衡電流,防止線上的銅厚不均,影響阻抗對cs與ss面銅分布極不均 的情況,要對板進行交叉上板,來達到二面銅厚均勻的目的。 ④ 介電常數 Er 增加介電常數,可減小阻抗,減小介電常數可增大阻抗,介電常數主要是通 過材料來控制。不同板材其介電常數不一樣,其與所用的樹脂材料有關:FR4 板 材其介電常數為 3.9—4.5,其會隨使用的頻率增加減小,聚四氟乙烯板材其介電 常數為 2.2—3.9 間要獲得高的信號傳輸要求高的阻抗值,從而要低的介電常數⑤ 阻焊厚度 印上阻焊會使外層阻抗減少。正常情況下印刷一遍阻焊可使單端下降2歐姆, 可使差分下降8歐姆,印刷2遍下降值為一遍時的2倍,當印刷3次以上時,阻抗值 不再變化。? ? ??
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