印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍

《印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍一：特性阻抗原理：传输线的定义，在国际标准IPC-21413.4.4说明其原则“当信号在导线中传输时，若该导线长度大到信号波长的1/7，则该导线应被视做传输线。如当某电磁波信号以时钟频率为900MHZ（GSM手机传输频率）在导线中传播时，则如果线路的长度大于：1/7波长=1C/7F=4.76CM时，该线路就被定义为传输线。众所周知，直流电路中电流传输时遇到的阻力叫电阻，交流电路中电流遇到的阻力叫阻抗而高频（》400MHZ）电路中传输信号所遇到的阻力叫特性阻抗，在高频情况

2、下，印制板上的传输信号铜导线可以被视为由一串等效电阻及一并连电感所组合而成的传导线路，而此等效电阻在高频分析时小到可以忽略不记，因此我们在对一个印制板的信号传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布之串联电感及并联电容的效应，我们可以得到以下公式；Z0=R+√L/C√≈√L/C（Z0为特性阻抗值）关于特性阻抗，有以下几原则：1、在数字信号在板子上传输时，印制板线路的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配，如果不匹配的话，所传送的信号能量将出现反射，散失，衰减，或延误，等现象，从而产生杂信，2、由于电子元件的

3、电子阻抗越高时，其传输速率才越快，因而电路板的特性阻抗值也要随之提高，才能与之匹配，3、射频通信用的PCB，除强调Z0外，有时更加强调板材本身具有低的Er（介质常数）值及低的Df（介质损耗因子）值。高频信号在介质中的传输速度为C/Er,可知：Er越小，传输速度越快，这也是为何高频要用低介质常数的高频材料。Df影响着信号在介质传输过程中的失真，Df越小，失真越小。二：特性阻抗的常见形式和计算方法：在线路板的设计中，传输信号最常见的有4种单线布线和2种差分布线方式方式：参考层信号层信号层参考层微带线参考层带

4、状线参考层信号层信号层信号层参考层参考层埋入式微带线双带状线参考层信号层信号层参考层参考层差分微带线差分带状线特性阻抗常见方式以上四种单线传输信号布线方式的阻抗计算公式见下；（差分略）1、微带线：Z。=87ln「5.98H/（0.8W+T）」Er+1.412、埋入式微带线Z。=87ln「5.98Er′=Er×exp（-1.55h/h′）Er′+1.413、带状线Z。=60ln「1.9（2H+T）/（0.8W+T）」Er4、双带状线Z。=80ln「1.9（2H+T）/（0.8W+T）」×「1-H/4（H+

5、C+T）」Er以上公式中，Er-----印制板基材的介质常数W-----印这制板传输导线宽度T------印制板传输导线厚度H------印制板介质厚度印制板特性阻抗的控制与制程和材料的关系三：影响特性阻抗值的四大因素(单线，差分和差分线距还有关系）由以上公式可以得知：特性阻抗的影响因素主要有以下4点1、Z。与板材介质常数Er的关系，Z。和Er的平方根成反比，影响比较小，但是，对与高频线路来说，Er是非常重要的从电磁波理论中的马克斯威尔公式可知，正玄波信号在介质中的传输速率（VS）与光速成正比，而与传输

6、介质成反比，即：Vs=C/Er由公式可知，要提高信号的传输速度，必须降低材料的介质常数，同时，要获得高的传输就必须采用高的特性阻抗值，而高的特性阻抗就必须选用低的介质常数，这也就是为什么高频线路板为何多采用PTFE，BT，PI等材料，应这些料具有低的Er值。以下为几种常用板料的Er值：介质材介质常数（30MHZ下）真空1PTFE2.2普通FR-44.2-4.8PI3.4-3.8陶瓷3.32、Z。与板材介质厚度的关系：介质层的厚度和Z。成正比，是影响特性阻抗的一个重要因素，因此，对于特性阻抗要求高的板，介

7、质层厚度的均匀性是保证成功设计和制作特性阻抗线路板的关键一步，在设计中，应注意的是：随着导体走线密度的增加，其介质厚度的增加会引起电磁干扰的增加。因此，对于高频线路和高数字线路的信号传输随着导体布线的增加，应减少介质厚度以消除或降低电磁干扰（EMI）带来的杂信或串扰问题，其出路只有降低Er，才能有利于采用较薄的介质层厚度。3、Z。与线路厚度的关系铜箔厚度也是影响特性在阻抗值的一个重要因素，铜箔厚度越大，其特性阻抗值越小，但变化范围相对比较小的，同时，铜箔厚度的变化对线路有很大的影响，但厚度增加时，精细线

8、路难以制作。4、Z。与线宽（W）的关系。由公式可以看出，导线宽度越小，Z。越大，与之成正比，导线宽度变化导致的Z。值比导线厚度的变化对Z。的影响来得更明显的得多，因此，改变和控制线宽是控制特性阻抗值和变化范围最根本的途径和方法。制造细线路也是提高高频线路和高效数字线路Z。的一个重要方法。其次；绿油对特性阻抗值也有影响，绿油越厚，Z。越小（其作用和铜厚差不多）四：特性阻抗的测量：一般性的量测方法，采TDR（TimeDomainReflecto