PCB的阻抗設(shè)計(jì)

1、PCB的阻抗設(shè)計(jì)1、阻抗的定義：在某一頻率下，電子器件傳輸信號(hào)線中，相對(duì)某一參考 層，其高頻信號(hào)或電磁波在傳播過程中所受的阻力稱之為特 性阻抗，它是電阻抗，電感抗，電容抗的一個(gè)矢量總和。當(dāng)信號(hào)在PCB導(dǎo)線中傳輸時(shí)，若導(dǎo)線的長(zhǎng)度接近信號(hào)波 長(zhǎng)的1/7，此時(shí)的導(dǎo)線便成為信號(hào)傳輸線，一般信號(hào)傳輸線 均需做阻抗控制。PCB制作時(shí)，依客戶要求決定是否需管控 阻抗，若客戶要求某一線寬需做阻抗控制，生產(chǎn)時(shí)則需管控 該線寬的阻抗。當(dāng)信號(hào)在PCB上傳輸時(shí)，PCB板的特性阻抗必須與頭尾 元件的電子阻抗相匹配，一但阻抗值超出公差，所傳出的信 號(hào)能量將出現(xiàn)反射、散射、衰減或延誤等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致信 號(hào)不完整、信號(hào)失真。

2、2、計(jì)算阻抗的工具：目前大部分人都用 Polar軟件：Polar Si8000、Si9000等常用的軟件阻抗模型主要有三種：（1）特性阻抗，也叫單端阻抗；（2）差分阻抗，也叫差動(dòng)阻抗；（3）共面阻抗， 也叫共面波導(dǎo)阻抗，主要應(yīng)用于雙面板阻抗設(shè)計(jì)當(dāng)中 選擇 共面阻抗 設(shè)計(jì)的原因是：雙面板板厚決定了阻抗 線距離，下面的參考面比較遠(yuǎn)，信號(hào)非常弱，必須選擇距離 較近的參考面，于是就產(chǎn)生了共面阻抗的設(shè)計(jì)。3、安裝軟件Polar Si9000,然后打開Polar Si9000軟件。熟悉一下常用的幾個(gè)阻抗模型：(1)下圖是 外層 特性阻抗模型(也叫 單端阻抗模型)：(2)下圖是外層差分阻抗模型:(3)內(nèi)層

3、差分阻抗模型常用以下三種:At Liyc"LULipiiE<iEmbedded.Edge-Coupled EfrrbeddedEdge-CoupledEmbedded.Sub：Sub：SubsSubsLoweLI呼TracI ratDiffeEdge=-Cwjple=d Offset StripliNates|Add w comrrienU hereInternee £炒I®Polai; Si9000 PCB Tcansaission Line Field Solvex C:Pxogra* FilesPolarSx9lFile Edit Confi gure

4、 Help諂曰昌I fglgglAlEdge Coupled Embedded.E dge CoupledOffset Stripli.Edge-CoupledOffset Stripli.Substrate 1 HeightSubstrate 1 DielectricSubstrate 2 HeightSubstrate 2 DielectricSubstrate 3 HeightSubstrate 3 DielectricLower Trace WidthUpper Trace WidthTr-aceSep-aratio nTrace ThicknessNotesDifferential

5、Imosdance(Add your comfnentThereInterface StylePolar Si9000 PCB TransLine Field Solverile Edit Configure Help« MilsPafametersEdge-CoupledEmbedded.BEdge-CoupledOffset Stripli.Edge-CoupledOffset Stripli.Substrate 1 HeightSubstrate 1 DielectricSubstrate 2 HeightSubstrate 2 DielectricSubstrate 3 He

6、ightSubstrate 3 DielectricLower Trace WidthUpper Trace WidthTf-ace SeparationTrace ThicknessI c iFHEdge-CoupledOffset Stripli.NotesAdd your comrftents hereInterface Style 廣 Standard ExtendedG.S Convergence Q Fine (Slower)Diffeienlial ImpedanceF面是共面的常用模型:(4)下圖是外層共面單端阻抗模型:(5)下圖是 夕卜層 共面差分阻抗模型:rrjsriznt

7、it(Parameter Ere MilsDFf CoatedLapland Strips 2EDif DottedCbphriar Stiip.3Diff CoatedCoplanar Stiip.Dif CoatedCoplanar Wa.NotesAdd yaur comments hereiff Coated Coplanar Moveguide With Ground 1RInirfdce Style廣 Standard Etencied1Subshate 1 HeightSubstrate 1 DielecliicLower Ti ace WidthUpper TraceWidth

8、iTrce SeparaiionGround Strip S&parationI rsc& ThicknessCoalirg Above SubshateCoaling Above T raceCoating Eelwesn T racssCoating 0創(chuàng)©敘心Dijterential ImpedanceH1EfWW：51D1T1C1C2C3CEZd4、怎樣來(lái)計(jì)算阻抗?各種PP及其組合的厚度，介電常數(shù)詳見 PP規(guī)格表，銅 厚規(guī)則按下圖的要求。iff計(jì)H瑕厚度hi 匚 _ _ 一IF*""!ill高B1抗規(guī)績(jī)近的齊輯厚度如左圖緒構(gòu) 帕=芯哲忡珠;

9、8,平含內(nèi)址刷厚】型號(hào)1D6FPlasop?2116?7628F?F68 )OFO常用pp規(guī)格厚皮忘ffiEBf fjJ rr aQ* 虻 |im0* 07mn0.Q- I tea0t OSitm介電 常數(shù)常用pp介電囂甦劃號(hào).< =108OPF2H6PP7628PP68% 1080介也3. 9L23.24L53 2<& 緒宅 W.那風(fēng)用】心 外電當(dāng)監(jiān)技3汁算；其它 錯(cuò)和P悅用 価0戟21嘲 介電常離按£2汁算.便用 T&281T.介屯常過糧丄盲計(jì)算，內(nèi) fS Mi 02第第按鼻6 ml.lR內(nèi)層1/t DZ證琨按.2胡汴IS外肚成品錯(cuò)厚1 0Z粧厚按JL

10、4 ail汁Jt外層成品銅厚2QZ儒厚按2ml i-mPH烽R14553Bi焊呈雯統(tǒng)一按|Q濫計(jì)算線寬 線更覘攝IB抗樓權(quán)的理 論值微調(diào)標(biāo)準(zhǔn)踐竄上些畫帳據(jù)底網(wǎng)岸亂 勺山按標(biāo)準(zhǔn)fi-d 5 ill計(jì) 算.血按罰鍛-hQiil計(jì)第T!下線寬一按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)篡模做差分Oil： HM上.否朋后揍 工程無(wú)法觀寬補(bǔ)償HR 理倫 值按上述要求拿入介質(zhì)早度.介電禽it阻焊卑度.舉贏錢 寬，絢邑SK抗理論值均按中值設(shè)計(jì)制如要皋阻抗和歐翼 設(shè)計(jì)旳歐埶要求阻抗iooM 設(shè)計(jì)Mot*幫逸 許18差±饕）當(dāng)線宜瑚整空間時(shí),可考慮調(diào)整介就旱度阻焊的厚度，在金百澤公司統(tǒng)一按10um，即0.4mil ;W1、W2的規(guī)則

11、按上面要求；當(dāng)基銅v=0.5OZ時(shí)，W2=W-0.5mil ; 當(dāng)基銅=1OZ時(shí)，W2=W-1mil ；W指原線寬。F面講一個(gè)12層板，板厚1.8MM的例子:»Lgititn l 板粵會(huì)蓋*i層徴兎*后死j屬性！ MIL ；賤距MIL銅皮曲埠【成i要朮釀拭 間距馬）噸1OKMJ"t 1 l 50L2,L11L35r 0.5 r 501IL2,L4! 2 |特性5Rm IB MIHrid IMiiaAy MiMblBdliaW 1 feflfll . *d*9 « 1 ».-! 1 Mid IBM 1r C.5 r 50L4PL6LLBi特性5»

12、 a a a. i a-s i &屮卜 - bb a a a-G *_ aa. > 4$UO:特性f5L* Hi a .r c.5rso厶 tlcE* iLB IBS, « J «-li UBi J L « I Bi il I “S *>.IC,5r50L7?L9ULI 1沖理耳差分4.57r i woL2,L111 L3 差分斗7r 0.5 100: !L2,L4f 2 :差分47r c.5 r woI + 4 1 »：« I 1 1-4 1a>l-4M IH-ff 1 !« 1 »a l-KSV

13、4 H 1 »：! 1 9-« 1 *! 1；as r wo sL4?L6? L8 f 差分；4 | 7L7?L9i UO :差分：4- 7-滬 w- .1 05 ：100L9,L11這個(gè)板信號(hào)層比較多，但是 3,5層和8，10是對(duì)稱的 左邊是指阻抗線所在信號(hào)層；右邊是參考層，參考層是電源 層或者地層。L1是參考L2，L12參考L11層。top l§un3.2milJPPIER©24nnlL2/L3 lS/lEumER4.27.3itulPPIER434nulL4/L5 13/1 SumER4. 27.5nulPP1ER4. 24wilL6ZL7 lg/

14、lEumER427.5milPP1ER434wilLS/L9 13/1 SumER4？7.5milPPER434wilLlO/LlIlE/lSxtfhER仏23.2milPP|ER4. 2but 12um(1)首先計(jì)算外層阻抗:S19000 KB IransAiLon Line.jLftld Soluei - C:TroErn FilesP®laiSi8D80VnQtitled. SISX 2 Ji 'onfiprs 應(yīng) 1?圏劇壓I眶霍Parameler EnlijUnilir Inchesr M GioniiiktehliLTtEiiipIBaLrlaceMinKiip2

15、BzetedlUiG'OslrpIBCoated Microstrip IBNoie?Subdk：1 -訥i5ubstiate1 DHedrL 陽(yáng)Ljpps TuceMdh Fracelhck%!Saihg帥蜩別b翊辰Ecalpba/? Trace tcalFLieleii:Ircedyceroterancft Minh帥 旳諭血 H1|320CC訃|O.COOD |沁 |顧JErlI"420CC詁|O.COOD |頃Q |i2000J葡|5?咖訃|ooora |moI麗懈 Pi 卅 | amoof 4n» | uooo j _1IUDCC屮I0.000011.40

16、Q011.400J口|Q4D00邛poSffi IWO I04Q00QIQO4IQOOQOImo I04000商42K0 昇O.COOJ| 4.M01 +MN | 啊綿|49.481 43ffi jIrr.eifsceSl由此可見外層單端線寬 5.2mil滿足50歐姆。在上圖中：H1是L1到L2層介質(zhì)厚度；Er1是介質(zhì)的介 電常數(shù)；W2是上線寬；W1是下線寬；T1是指外層成品銅 厚；C1、C2是綠油厚度；CEr是指綠油的介電常數(shù)；Z0是計(jì) 算出來(lái)的阻抗值；Calculate是計(jì)算按鈕。Pelax SiSDOD PCB IransBissioii Line Field Stiver - C:Pr

17、Dgra* FilesPolaEkSiflflDO'LBnitit ledL Si9fie. I -crdiztr * Mis " IrdiesMicioraMilmefresdge-Cuupled rksMicrwt.rlasMioxBi.Moitt777；Irhrface £tp:ePdd?DLE :ormer I? heref S'ndi'dE < exedSMstel&etcIne LcilraceWiili Uppe訂圧<左*兒抵 Ttict Separton Trice Thkkne?陽(yáng)rq盂QFfS盃務(wù)瓷 Cogtr

18、giowlra£ 記rg啟癥aairg Dded±Di'eeHirEenzeTdffnce Mrinum WirmnHI盟呱皿IQWIIt) IJ.2O I莖OOP山皿Ei1 伽 * rrr 竺 州|二頑 I43000 |4.3000誕i38000iaoooo _3.booo 'aaooo_c51加DO*ktiiD IT 2000FM)心皿T"I1 ®oav|qoqodimimoMtI udood o4Eno| Q«no | Q£OD| 04D0C 04000 | 1DE1OD| 0401 Q400G :00| 4 2

19、000' 42000More.在上圖中：差分阻抗計(jì)算中，S1代表 差分線間距;(2 )下面講內(nèi)層阻抗計(jì)算:t_3邑團(tuán)fillParjinets'二l-口 Lnh» Milsliens廠附iireti戢led 1E2A5bsrjl-eighH14 GOOD ”| 0.XC0； 10M0 4ZOCCalSjbsjatel L ieiecIrE：>ri| 4麗+人OKO! 42TOU加Sub 辰 Ie 2 HeigilH2f 81000 #I ano B1000'amCalSd)tt4le 2 NeM:Er2| 12M0 #| ino| 12MDE2T0Cal

20、be 艸 er TrwWcthW| HMD 屮| o.m| liouo"AWUpper TrazeWcthw?| 3.90CD #| OLOaODj 1900D900C銳;Trace H吐伽T1|_ 0.1(0|_m0.KTCkpedanesZtr| 4935i啊lolaari22 Minmim MemidjhM下面解釋各個(gè)參數(shù)：對(duì)應(yīng)L3層阻抗，L3層阻抗線是面朝下的，故W2是在下面； 如何判斷H1、H2:關(guān)鍵是搞清楚阻抗線面朝向， 對(duì)應(yīng)上正確的模型(查 PP規(guī)格表)。一個(gè)PCB板有綠油、有PP、有銅箔，PP可以互相疊加， 不同的PP對(duì)應(yīng)不同的介電常數(shù)，當(dāng)然厚度也不一樣。模型中 H1

21、 是 4mil，H2=7.5+0.6=8.1mil，0.6mil 是 L3 層銅厚。7.5mil所采用的 PP是：1080+2116 的組合訥 IduJkIEntdded.1Fd荒辺EdEmbedded.他屛ouded Ebedded .Suj Irate 1 Jieeslnz亠碉 I w'd'hTiEeojiicn【acEh業(yè)乍條1 if=iertalrpHl?nce血kyoui connenh h 盟ntEifaca Stje得出以下的建議:娶求板厚！ i l.Smin 板厚公金,還計(jì)事歎j g 應(yīng)撫 踐寛J我麗麗皮隔沖匾淒車但和 嚴(yán)天質(zhì)性！ MIL i MIL iMJ瞇就

22、|伽 illllWII lllia Kl 4Hillel W血LI”特崔5 5 I! L3 i特材5 iJ S I H S! f S! Ills ( S'! s-l IIS * ! ! * * !'匕i迪生訂I L85_s! Tii WTT r1i50i L2nLHrB>iiiirMiiiii|«iiirwiiiiiwiiiimdMj|ir,!iiiirnniiirMiiiiirriimniiriiBriiiirniiin i 0 5!50jL2nL4i-rmrff=iii-s bibbnnsif hf| mrsimmrsim r-f D.5【50_ j IA,

23、U 廠"63?"""50nL7fL5"111 ri 111111“ 11 11,111, e inn ” “ o “ “ m w i差分？ 4.57 iaiiiirwii lirmiimi iiiini iiM'ii iiimiiii&ppii irraii iiiimllimyirBn iiirHiil iiaaii linn iliawiii iriwii imniii I涯分4 | 7 0.5100 UL4百 11什曰”1卅日111“1"|11小1111*111”1111»-«1<11|

24、7|11<111><111撲111»*»11|母11111»<111111兩1111<<1111*111出11111111»8*11111 j L5 送分4 7 0.5100L416Iiiiimhi ninHwiiiimii urMi mai hi urnH | iihhi nm nimrM'ii iirvl »« ram « i4 - 400-u-_LL35二、推薦層壓結(jié)枸top iSutn3MPP4irul口A3 18/lSum7.MPF'dstiLe Mirhuir

25、MatinirH1丿|QJQDOD|im|41(0滋曲to |EH13000*|OJOQOD|120001OHO軸區(qū) |H2|MOO*|OJOOOO310CD|&1003Cabiatee»2 | 4.a)oo 圧dnon | m 憂吐|wi|30000*|(unn|ibd叫血d蛇axDO樂ojodoo |nx»|nnoxd出創(chuàng)I230D0*aDOIl|滋叫滋OUCablaKT1|Q60D0$|Q.ODOD |OGODO |ELGQOOCahi/卻|麗麗9空兩£ ! iiimii 'mi km mji 'M'liimii urMn 建

26、懊板厚，1.8mmj我寬辭審皮 i糾L ML 同距I f板犀公強(qiáng) ；+A10%mm ifniiirMniiiHiiiiiwiyiiiviiirBiiiirwiiiiiiiiiiiwiiirMiiiiiwiiiirmi5圖嘰吏范圍i50+M0%, nru “ rnm o “ m“ o nmm “ rw m 11 iwi 111 iw o “ ran “ o ri? 0.5!50i+口 0.550t 0.5 750i”10%+/40%一丁厲了iiiii viiiiiMiiiiiHiiiMniiiinHiiiim|rmiiimaiiimaiiiir*iiiiraaiiiirHaiiiiiwiiiii

27、Kii1 100+/-1D% iiirwiiliBviiiiriviili wiiiiniiiiiiviiiirHHiliiMiiilimii| +A10%-illiiHillih-iiiiliHillllr-ril! +/-1B%50 ' +/40%1 0 5 i 100 _mil ii-iillirnilllH-idiHiiliirrillliriilllinilllimliiii3 3 ! 7,2 jlilnillilMIIIIHnHHlIIIIrrililr0.5 ! 1000.5 i 1 叩！ +/-10%'m!?rm- is! susr? mn nr! hb r=-

28、m!s-r!iQ.5 j 100 j ”10%算。在軟件中，計(jì)算阻抗用下圖的這一選項(xiàng)頁(yè)，即無(wú)損計(jì)算:Lossless Calculation(3)下面講一個(gè)典型 8層板阻抗:盡咬:fjiu :線寬踐距 肚4 隔性 J M I L ! M I Li I l-!«i Bl R I »ri IB *B i8 i i i»4 i 9e -a m yLl?L8| 單端：63 茴uLrLry:L4一單章i差一差-差i* Bl B e-a I i +h IB I I ifc Bl I50NJ召百 li *a I i iki I 9# KI i-B-l II +B IB ds i

29、 I i « Bi fl-i$ L2,L74-：；"P.Bf , i2 - 5 " 2 - 2 HLL56L5L7L55Z 5 - 7 z 2 E - L JI r J « 丄埠y二、推薦層壓結(jié)構(gòu)tapPF 0030-68%)ER< 2L2/L3 1S/1 SumER< 22344ttiilPF (7fi28+3)ER.< 56.5tailL4L5 18/1 SumER< 222.44itLilPF (7628*3)ER< 5S5iwlLM.7 18/1 SumER< 23 2nulPP (1030-68%)ER<

30、; 2bottom lSuin注意：該數(shù)據(jù)表格 會(huì)在 下面的計(jì)算阻抗時(shí) 用到需要注意：計(jì)算內(nèi)層阻抗時(shí)， L3、L4與L6所采用的區(qū) 別。其中L6層阻抗計(jì)算模型是臨近層參考的，與上面 12層 板那個(gè)一樣。計(jì)算L3,L4層阻抗時(shí)，采用的模型是：隔層參考的其中 一個(gè)，所采用是1B2A模型。其他阻抗與剛那個(gè)12層板一樣現(xiàn)重點(diǎn)講一下L3,L4層阻抗怎么計(jì)算（所用模型如下圖所示）iLing Field Stiver - lC:Pragra» FilesPfllarSi900叭ThrtMXd. Si9Parameter lirtfy UriU'Mite宦 ln±es'&#

31、39; MierAdd your comnerds hereIrietfaoe StyleC StandardSubslrate 1 HeightH1Sitistrate 1 DielectricEdSi±)strate 2HagktH2Substiate2Die1eclneEr2Substrate 3 HeightH3Substrate 3 DielethicEr3Lmer T race WidthW1Uppe< Trace WidthW2Irace ThicknessT1Impedanceloterancej0.0530枯|O.COOO|4.2000枯|0.0000j10530*0.CDOO| 4.2®0'丿'0