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新闻中心 > 行业新闻 > PCB怎么控制阻抗?
PCB怎么控制阻抗?
点击数:1 发布日期:2019/10/8
跟着 PCB 信号切换速度不断增加,当今的 PCB 规划厂商需求了解和操控 PCB 迹线的阻抗。相应于现代数字电路较短的信号传输时间和较高的时钟速率,PCB 迹线不再是简单的连接,而是传输线。
在实践状况中,需求在数字边沿速度高于1ns或模仿频率超越300Mhz时操控迹线阻抗。PCB 迹线的要害参数之一是其特性阻抗(即波沿信号传输线路传送时电压与电流的比值)。印制电路板上导线的特性阻抗是电路板规划的一个重要指标,特别是在高频电 路的PCB规划中,有必要考虑导线的特性阻抗和器材或信号所要求的特性阻抗是否共同,是否匹配。这就涉及到两个概念:阻抗操控与阻抗匹配,本文要点评论阻抗操控和叠层规划的问题。
阻抗操控
阻抗操控(eImpedance Controling),线路板中的导体中会有各种信号的传递,为进步其传输速率而有必要进步其频率,线路自身若因蚀刻,叠层厚度,导线宽度等不同要素,将会形成阻抗值得变化,使其信号失真。故在高速线路板上的导体,其阻抗值应操控在某一范围之内,称为“阻抗操控”。
PCB 迹线的阻抗将由其感应和电容性电感、电阻和电导系数确认。影响PCB走线的阻抗的要素主要有: 铜线的宽度、铜线的厚度、介质的介电常数、介质的厚度、焊盘的厚度、地线的途径、走线周边的走线等。PCB 阻抗的范围是 25 至120 欧姆。
在实践状况下,PCB 传输线路一般由一个导线迹线、一个或多个参阅层和绝缘原料组成。迹线和板层构成了操控阻抗。PCB 将常常选用多层结构,并且操控阻抗也能够选用各种方式来构建。可是,不管运用什么方式,阻抗值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性决议:
信号迹线的宽度和厚度
迹线两侧的内核或预填原料的高度
迹线和板层的配置
内核和预填原料的绝缘常数
PCB传输线主要有两种形式:微带线(Microstrip)与带状线(Stripline)。
微带线(Microstrip):
微带线是一根带状导线,指只有一边存在参阅平面的传输线,顶部和侧边都曝置于空气中(也可上敷涂覆层),坐落绝缘常数 Er 线路板的表面之上,以电源或接地层为参阅。如下图所示:
注意:在实践的PCB制造中,板厂一般会在PCB板的表面涂覆一层绿油,因此在实践的阻抗核算中,一般关于表面微带线选用下图所示的模型进行核算:
带状线(Stripline):
带状线是置于两个参阅平面之间的带状导线,如下图所示,H1和H2代表的电介质的介电常数能够不同。
上述两个例子只是微带线和带状线的一个典型示范,具体的微带线和带状线有很多种,如覆膜微带线等,都是跟具体的PCB的叠层结构相关。
用于核算特性阻抗的等式需求杂乱的数学核算,一般运用场求解办法,其中包含鸿沟元素剖析在内,因此运用专门的阻抗核算软件SI9000,我们所需做的便是操控特性阻抗的参数:
绝缘层的介电常数Er、走线宽度W1、W2(梯形)、走线厚度T和绝缘层厚度H。
关于W1、W2的说明:
核算值有必要在红框范围内。其他状况类推。
下面运用SI9000核算是否到达阻抗操控的要求:
首先核算DDR数据线的单端阻抗操控:
TOP层:铜厚为0.5OZ,走线宽度为5MIL,距参阅平面的间隔为3.8MIL,介电常数为4.2。挑选模型,代入参数,挑选lossless calculation,如图所示:
coating表明涂覆层,如果没有涂覆层,就在thickness 中填0,dielectric(介电常数)填1(空气)。
substrate表明基板层,即电介质层,一般选用FR-4,厚度是通过阻抗核算软件核算得到,介电常数为4.2(频率小于1GHz时)。
点击Weight(oz)项,能够设定铺铜的铜厚,铜厚决议了走线的厚度。
9、绝缘层的Prepreg/Core的概念:
PP(prepreg)是种介质材料,由玻璃纤维和环氧树脂组成,core其实也是PP类型介质,只不过他的两面都覆有铜箔,而PP没有,制作多层板时,一般将CORE和PP合作运用,CORE与CORE之间用PP粘合。
10、PCB叠层规划中的注意事项:
(1)、翘曲问题
PCB的叠层规划要坚持对称,即各层的介质层厚、铺铜厚度上下对称,拿六层板来说,便是TOP-GND与BOTTOM-POWER的介质厚度和铜厚共同,GND-L2与L3-POWER的介质厚度和铜厚共同。这样在层压的时分不会出现翘曲。
(2)、信号层应该和附近的参阅平面严密耦合(即信号层和附近敷铜层之间的介质厚度要很小);电源敷铜和地敷铜应该严密耦合。
(3)、在很高速的状况下,能够参加多余的地层来阻隔信号层,但建议不要多家电源层来阻隔,这样或许形成不必要的噪声干扰。
(4)、典型的叠层规划层分布如下表所示:
(5)、层的排布一般准则:
元件面下面(第二层)为地平面,供给器材屏蔽层以及为顶层布线供给参阅平面;
所有信号层尽或许与地平面相邻;
尽量防止两信号层直接相邻;
主电源尽或许与其对应地相邻;
兼顾层压结构对称。
关于母板的层排布,现有母板很难操控平行长间隔布线,关于板级作业频率在50MHZ 以上的
(50MHZ 以下的状况可参照,适当放宽),建议排布准则:
元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽);
无相邻平行布线层;
所有信号层尽或许与地平面相邻;
要害信号与地层相邻,不跨分割区。
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