PCB阻抗設(shè)計(jì)你必須知道的那點(diǎn)事!

1前言

隨著科技發(fā)展， 尤其在積體電路的材料之進(jìn)步，使運(yùn)算速度有顯著提升， 促使積體電路走向高密度﹑小體積， 單一零件， 這些都導(dǎo)致今日及未來(lái)的印刷電路板走向高頻響應(yīng)， 高速率數(shù)位電路之運(yùn)用， 也就是必須控制線路的阻抗﹑低失真﹑低干擾及低串音及消除電磁干擾EMI。阻抗設(shè)計(jì)在PCB設(shè)計(jì)中顯得越來(lái)越重要。作為PCB制造前端的制前部，負(fù)責(zé)阻抗的模擬計(jì)算，阻抗條的設(shè)計(jì)。客戶對(duì)阻抗控制要求越來(lái)越嚴(yán)，而阻抗管控?cái)?shù)目也原來(lái)越多，如何快速，準(zhǔn)確地進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì)，是制前人員非常關(guān)注的一個(gè)問題。

2阻抗主要類型及影響因素

阻抗（Zo）定義：對(duì)流經(jīng)其中已知頻率之交流電流所產(chǎn)生的總阻力稱為阻抗（Zo）。對(duì)印刷電路板而言，是指在高頻訊號(hào)之下，某一線路層（signal layer）對(duì)其最接近的相關(guān)層（reference plane）總合之阻抗。

2.1 阻抗類型：

（1）特性阻抗在計(jì)算機(jī)﹑無(wú)線通信等電子信息產(chǎn)品中， PCB的線路中的傳輸?shù)哪芰浚?是一種由電壓與時(shí)間所構(gòu)成的方形波信號(hào)（square wave signal， 稱為脈沖pulse），它所遭遇的阻力則稱為特性阻抗。

（2）差動(dòng)阻抗驅(qū)動(dòng)端輸入極性相反的兩個(gè)同樣信號(hào)波形，分別由兩根差動(dòng)線傳送，在接收端這兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)相減。差動(dòng)阻抗就是兩線之間的阻抗Zdiff。

（3）奇模阻抗兩線中一線對(duì)地的阻抗Zoo，兩線阻抗值是一致。

（4）偶模阻抗驅(qū)動(dòng)端輸入極性相同的兩個(gè)同樣信號(hào)波形， 將兩線連在一起時(shí)的阻抗Zcom。

（5）共模阻抗兩線中一線對(duì)地的阻抗Zoe，兩線阻抗值是一致，通常比奇模阻抗大。

其中特性和差動(dòng)為常見阻抗，共模與奇模等很少見。

2.2 影響阻抗的因素：

W-----線寬/線間線寬增加阻抗變小，距離增大阻抗增大；

H----絕緣厚度厚度增加阻抗增大；

T------銅厚銅厚增加阻抗變小；

H1---綠油厚厚度增加阻抗變小；

Er-----介電常數(shù)參考層DK值增大， 阻抗減小；

Undercut----W1-Wundercut增加， 阻抗變大。

3阻抗計(jì)算自動(dòng)化

如今，我們業(yè)界最常用的阻抗計(jì)算工具是Polar公司提供的Si8000 Field Solver，Si8000是全新的邊界元素法場(chǎng)效解計(jì)算器軟件，建立在我們熟悉的早期Polar阻抗設(shè)計(jì)系統(tǒng)易于使用的用戶界面之上。此軟件包含各種阻抗模塊，人員通過選擇特定模塊，輸入線寬，線距，介層厚度，銅厚，Er值等相關(guān)數(shù)據(jù)，可以算出阻抗結(jié)果。一個(gè)PCB阻抗管控?cái)?shù)目少則4，5組，多則幾十組，每一組的管控線寬，介層厚度，銅厚等都不同，如果一個(gè)個(gè)去查數(shù)據(jù)，然后手動(dòng)輸入相關(guān)參數(shù)計(jì)算，非常費(fèi)時(shí)且容易出錯(cuò)。

下面，將介紹Si8000軟件自動(dòng)地進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì)的參數(shù)：

Q總結(jié)

PCB的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，樣品交期越來(lái)越短，阻抗設(shè)計(jì)在制前工作中占了很大的比例，如何縮短阻抗制作時(shí)間，做出滿足客戶要求的阻抗匹配，是制前部必需考慮的一個(gè)問題。InPlan和InCoupon的出現(xiàn)，給阻抗設(shè)計(jì)提供了很好的幫助。當(dāng)然，各PCB板廠自己的阻抗計(jì)算規(guī)則，Layout方式與大小都會(huì)不一樣，InPlan系統(tǒng)需專人進(jìn)行開發(fā)，維護(hù)，才能真正實(shí)現(xiàn)其功能。但相信，阻抗設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，將在PCB制前部越來(lái)越普及。