PCB特性阻抗简介.doc

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除PCB特性阻抗简介　　今就电子学的领域出发解译影响高频特性阻抗品质〝谐振（resonance）〞。所谓的谐振意指可发生于任一物理系统中，只要该系统具有相对形式之贮能零件。当贮存于这些零件中之能量作相互交换时，就不需再自能源取得额外之能量，而将有谐振存在。　　我们都知道当驾驶一前轮不平衡之车辆时，在某些特定速率下，不平衡的轮子之振动率等于前端悬吊者之自然谐振频率，则存在在一系统中之弹簧及质量中之能量可彼此互作交换导致一大的振动及方向盘之移动，这些情形司机常见到之。　　在此文中，我们将讨论在电路中之谐振特性及一些应用。电路中之谐振，

2、要求电抗量必须能互相抵销。在一串联RLC电路中，此需电抗性电压降抵消：在一并联RLC电路中，则需电抗性电流互相抵消。　　一串联电路的阻抗，为电阻值及电抗值之向量和。在一串联RLC电路中，将有一频率，在该频率下可使其电感抗及电容抗相等，此频率称为谐振频率。可使电抗值互相抵销，导致净电抗值为0，在谐振频率(f0),

3、XL

4、=

5、XC

6、。　　其中所言的RLC电路即指电阻、电感、电容组件所组合而成的电子回路，所以了解何为特性阻抗之前，甚至何谓谐振频率应先就其材料特性加以了解。　　就电阻而言：电阻器(resistor)在高频电路中应用甚广，但是一般对电阻特性的了解，仍多局限于电阻在

7、直流电路中所呈现的阻尼特性。实际上，电阻在高频电路中，因受信号频率的影响，不仅电阻值会随之改变，更可能会呈现电感或电容的特性。　　如图所示电阻器在高频时的等效电路，R为电阻器的电阻值，L为其两端引线的电感，C为存在于电阻器内所有杂散电容的总和。杂散电容形成的原因，随电阻器结构的不同而异。以碳粒合成电阻(carboncompositeresistor)为例，由于其结构为以微小碳粒压合而成，故在各碳粒之间都存有电容。此即为等效电路中杂散电容C的来源之一。由此可以推知碳粒合成电阻的高频特性甚差。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除　　另外就TDR测量

8、空板上的传输线而言亦可依上述的方式解译，其中上述所提L的效应来自电阻的两端引线，同理推验可知，TDR所使用探棒的测头如接于导通孔时即产生传输路径，此输入信道愈长则L效应相对愈大，此现象将如同业先前所提的测阻抗泥效应，亦指目前TDR在测试时所看到前端振荡效应。该效应对于愈短距离的传输线而言，将会造成观察的困难。　　就电容器而言：电容器对基本结构，是以两片金属平板中间隔以绝缘介质而成的组件，该组件在电路设计大都用作高频旁路或交连电容如与电感器结合，则可设计为滤波电路或为调谐电路，但一般对高频电路设计者来说其设计使用的电容器，往往不一定是选择最适合的，常以取得方便为主做为考虑

9、，所以往往高频讯号传输过程将因电容器所造成的谐振点不同而使阻抗值偏差，所以电容器在设计时即应慎重考虑其品质。　　另就空板电路板的结构，且以目前多层板的结构而言，往往层与层之间的结构形同为电容器的结构如图。　　就电容器而言有一品质因子Q，其公式为Q=1/DF(Dissipationfactor散逸因子)。当DF值愈小时即Q值愈大，所以就真正的电容器或电路板的层与层之间的结构而言，讯号传输过程的能量损失愈小则品质愈佳。　　所以就板材材料而言，在单体材料时即应做电容值测试甚至于材料后加工后，亦应做电容值测试，因在压合后每平方单位面积上的流胶分布将因温度、压力而异于原始材料结构

10、，因为材料于加工后其特性会有所差异，再者就电路板厂制程的一铜制程而言，在做电化学铜时因电镀的效应关系，所以往往在该铜层之中会有缝隙，而该缝隙或漏洞将同前叙所言，电阻组件中碳粒之间都存有电容，意指铜层中的漏洞将产生额外的杂散电容，如此将导致以后谐振频率中所需的

11、XC

12、不易控制，最后终将导致特性阻抗的无法精确控制，因此一铜的制程将不只影响到二铜的结果而已。所以在预估阶段的特性阻抗时往往无法有效掌控压合后真正的介电常数值。　　就电感器而言，电感器(inductor)多以导线绕制而成，导线在绕成线圈后，其所呈现的电感量，都比同样长度的导线为大。使得线圈电感量增加的原因，在于线圈

13、每匝所产生的磁通量，都能通过相邻各匝，进而形成较强的磁场所致。因此，任何能加强磁场的方法，都能使电感量增加。电感量的大小，与线圈的形状有关。电感器在高频电路中，是为常用组件之一，诸如谐振、滤波、相移以及延时等电路，都必须应用电感器。如上述所言，今为就电路设计者而言应考虑在设计高频讯号传输环境时此参数即因甚重考虑。因如前之所述，在谐振率(f0)时

14、XL

15、=

16、XC

17、此时的匹配阻抗将此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除达最完美状态，但就一条高频的传输线而言本身的自感量尚不及1nH，所含的电感量不多，此将如何增加磁通量将