pcb阻抗板‘特性阻抗;基础知识

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1、深圳顺易捷科技有限公司ShenzhenShunYiJieTechnologyCo.,Ltd.阻抗板“特性阻抗”基础知识根据传输线理论和信号的传输理论，信号不仅仅是时间变量的函数，同时还是距离变量的函数，所以信号在连线上的每一点都有可能变化。因此定义连线的交流阻抗，即变化的电压和变化的电流之比为传输线的特性阻抗（Characteristicimpedance）一、特性阻抗的定义1、实例片段（软管送水浇花）1．1一端手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头。当握管处所施压的力道恰好，而让水柱的射程正确洒落在目标区时，则施与受两者皆欢UnRegistered1．2然而一旦用力过度水

2、注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源，甚至还可能因强力水压无处宣泄，以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱1．3反之，当握处之挤压不足以致射程太近者，则照样得不到想要的结果。过犹不及皆非所欲，唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜深圳顺易捷科技有限公司ShenzhenShunYiJieTechnologyCo.,Ltd.2、特性阻抗：当某讯号方波，在传输线组合体的讯号线中，以高准位（HighLevel）的正压讯号向前推进时，则距其最近的参考层UnRegistered（如接地层）中，理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行（等于正压讯号反向的回归路径ReturnPath），如此

3、将可完成整体性的回路（Loop）系统。该“讯号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结，即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现的瞬间阻抗值（InstantaniousImpedance），此即所谓的“特性阻抗”。当电路板中的金属导线采用交流电进行信号传输时，所遇到的阻力称为阻抗二、特性阻抗的计算方法2．1是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽（w）、线厚（t）、介质厚度（h）与介质常数（Dk）都扯上了关系。此种传输线之一的微带线其图示与计算公式如下：深圳顺易捷科技有限公司ShenzhenShunYiJieTechnologyCo.,Ltd.Z0：印刷导线的特性阻抗εr

4、：绝缘材料的介电常数h：印刷导线与基准面之间的介质厚度w：印刷导线的宽度t：印刷导线的厚度2．2用电子软件计算阻抗值(英国Porar公司软件)三、影响阻抗值的因素3.1铜箔厚度对Z0的影响从公式可看出铜箔厚度也是影响Z0的一个重要因素，铜箔厚度越大，其特性阻抗就越小，但其变化范围相对是较小的。如图2所示。UnRegistered3.2导线宽度对Z0的影响3.2.1由于合适选定基板材料和完成PCB设计之后，介质常数、介质宽度和导线宽度等三个参数基本上相对固定下来了3.2.2高频信号和高速数字(逻辑)信号从驱动组件传送出来并经过PCB信号传输线送到接受组件处，这就是一种信号传输过

5、程。在这个信号传输过程中，如果PCB的信号传输过程中，PCB的信号传输线之特性阻抗值Z与这两个组件的“电子阻抗”完全相匹配(实际上接受组件的阻抗要大于驱动组件的阻抗才合理)时，则所传送的信号之能量便得到了完整的传输，这种情况是理想状态。如果PCB的传输线Z0不匹配而产生变化偏差或变化偏差过大，则将会在传输信号的过程中发生反射、散失、衰减或时间延迟等问题。严重时，甚至会引起完全“失真”而接受不到原来的真实信号。因此，高频信号和高速数字信号要在PCB传输线中得到完整的传输，就必须做到在PCB传输线上的任何一点处的特性阻抗值Z0应是均等才行，这就意味着在PCB传输线的任何一处的横截

6、面积(包括深圳顺易捷科技有限公司ShenzhenShunYiJieTechnologyCo.,Ltd.无缺陷而理想的)都必须是相同的。但是，在PCB传输线的实际生产加工中是不可能完全做到的。所以，PCB中传输线的控制，在基板材料确定之后，在双面板中，实质上是传输线的横截面积尺寸一致性的控制问题；在多层板中实质上是传输线横截面积尺寸一致性和介质厚度均匀性的控制，但主要还是传输线截面积尺寸一致性和完整性问题。由于PCB传输线的加工过程所涉及的加工工序和工艺参数(特别是动态工艺参数)太多，即使采用全自动化生产加工也是难于做到的。因此人们只能把生产加工的PCB传输线整个横截面积尺寸控

7、制在规定的范围之内，所以PCB传输线的Z0也只能根据应用对象而控制在设计规定数值之内。传统上，PCB导线宽度偏差允许为±20%，这对于非传输线的常规电子产品用的PCB导线(导线长度小于信号波长的七分之一)来说，已经能满足要求了。但是对于有Z0控制要求的信号传输线来说，PCB导线宽度偏差±20%已不能满足要求，因此，此时的误差一般已超过±10%，而且Z0误差还会随着介质厚度减薄而偏大。从上述理论计算中可以得出这样的认识和结论，传统的线宽误差精度控制规定已不适用于传输线之要求了，必须根据传输线传输信号的特性