PCB線路板阻抗計(jì)算公式

1、現(xiàn)在關(guān)于 PCB線路板的阻抗計(jì)算方式有很多種，相關(guān)的軟件也能夠直接幫您計(jì)算阻抗 值，今天通過(guò) polar si9000來(lái)和大家說(shuō)明下阻抗是怎么計(jì)算的。在阻抗計(jì)算說(shuō)明之前讓我們先了解一下阻抗的由來(lái)和意義：傳輸線阻抗是從電報(bào)方程推導(dǎo)出來(lái)(具體可以查詢(xún)微波理論)如下圖,其為平行雙導(dǎo)線的分布參數(shù)等效電路:得 Ok,理解特性阻抗理論上是怎么回事情,看看實(shí)際上的意義,當(dāng)電壓電流在傳輸線傳播的 時(shí)候,如果特性阻抗不一致所求出的電報(bào)方程的解不一致,就造成所謂的反射現(xiàn)象等等.在信 號(hào)完整性領(lǐng)域里,比如反射,串?dāng)_,電源平面切割等問(wèn)題都可以歸類(lèi)為阻抗不連續(xù)問(wèn)題,因此匹 配的重要性在此展現(xiàn)出來(lái).疊層(stackup)

2、的定義我們來(lái)看如下一種 stackup,主板常用的8 層板(4 層 power/ground 以及4 層走線層,sggssggs,分別定義為 L1, L2L8)因此要計(jì)算的阻抗為 L1,L4,L5,L8下面熟悉下在疊層里面的一些基本概念,和廠家打交道經(jīng)常會(huì)使用的 Oz 本來(lái)是重量的單位Oz(盎司 )=28.3 g(克)在疊層里面是這么定義的,在一平方英尺的面積上鋪一盎司的銅的厚度為1Oz,對(duì)應(yīng)的單位如下 傳輸線特性阻抗的計(jì)算首先,我們來(lái)看下傳輸線的基本類(lèi)型,在計(jì)算阻抗的時(shí)候通常有如下類(lèi)型: 微帶線和帶狀 線,對(duì)于他們的區(qū)分,最簡(jiǎn)單的理解是,微帶線只有 1 個(gè)參考地,而帶狀線有2個(gè)參考地,如下圖

3、所示對(duì)照上面常用的 8 層主板,只有top 和 bottom 走線層才是微帶線類(lèi)型,其他的走線層 都是帶狀線類(lèi)型在計(jì)算傳輸線特性阻抗的時(shí)候, 主板阻抗要求基本上是:單線阻抗要求55 或者60Ohm, 差分線阻抗要求是 70110Ohm,厚度要求一般是 12mm,根據(jù)板厚要求來(lái)分層得到各厚 度高度.在此假設(shè)板厚為 1.6mm,也就是 63mil 左右, 單端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我們假設(shè)以如下的疊層來(lái)走線。先來(lái)計(jì)算微帶線的特性阻抗,由于 top 層和 bottom 層對(duì)稱(chēng),只需要計(jì)算top 層阻抗就好的,采用 polar si6000,對(duì)應(yīng)的計(jì)算圖形如下:在計(jì)算的時(shí)候注意

4、的是:1,你所需要的是通過(guò)走線阻抗要求來(lái)計(jì)算出線寬W(目標(biāo))2,各廠家的制程能力不一致,因此計(jì)算方法不一樣,需要和廠家進(jìn)行確認(rèn)3,表層采用coated microstrip 計(jì)算的原因是,廠家會(huì)有覆綠漆,因而沒(méi)用surface microstrip 計(jì)算,但是也有廠家采用surface microstrip 來(lái)計(jì)算的,它是經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的4,w1 和w2 不一樣的原因在于pcb 板制造過(guò)程中是從上到下而腐蝕,因此腐蝕出來(lái)有 梯形的感覺(jué)(當(dāng)然不完全是)5,在此沒(méi)計(jì)算出精確的 60Ohm 阻抗,原因是實(shí)際制程的時(shí)候廠家會(huì)稍微改變參數(shù),沒(méi)必 要那么精確,在 1,2ohm 范圍之內(nèi)我是覺(jué)得沒(méi)問(wèn)題6,h/t

5、參數(shù)對(duì)應(yīng)你可以參照疊層來(lái)看再計(jì)算出 L5 的特性阻抗如下圖記得當(dāng)初有各版本對(duì)于 stripline 還有 symmetrical stripline 的計(jì)算圖,實(shí)際上的差異 從字面來(lái)理解就是 symmetrical stripline 其實(shí)是offset stripline 的特例 H1=H2在計(jì)算差分阻抗的時(shí)候和上面計(jì)算類(lèi)似,除所需要的通過(guò)走線阻抗要求來(lái)計(jì)算出線寬的 目標(biāo)除線寬還有線距,在此不列出選用的圖是在計(jì)算差分阻抗注意的是:在滿足 DDR2 clock 85Ohm1394 110Ohm 差分阻抗的同時(shí)又滿足其單端阻抗,因 此我通常選擇的是先滿足差分阻抗(很多是電流模式取電壓的)再考慮單端阻抗(通常板廠是不考慮的,實(shí)際做很多板子,問(wèn)題確實(shí)不算大,看樣子差分線還是走線同層同via 同間距要求 一定要符合)特性阻抗公式 (含微帶線,帶狀線的計(jì)算公式)a.微帶線(microstrip) 須在