叠层与阻抗(SI9000)的学习笔记

PCB阻仿真(si9000)pcb传输线简介：随着pcb信号切换速度不断增长，当今的pcb设计厂商需要理解和控制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。

在实际情况中，须要在数字边际速度低于1ns或演示频率少于300mhz时掌控迹线电阻。

pcb迹线的关键参数之一就是其特性阻抗（即为波沿信号传输线路传输时电压与电流的比值）。

印制电路板上导线的特性阻抗就是电路板设计的一个关键指标，特别是在高频电路的pcb设计中，必须考量导线的特性阻抗和器件或信号所建议的特性阻抗与否一致，与否相匹配。

这就牵涉至两个概念：电阻掌控与阻抗匹配，本文重点探讨电阻掌控和叠层设计的问题。

阻抗控制电阻掌控(eimpedancecontroling)，线路板中的导体中会存有各种信号的传达，为提升其传输速率而必须提升其频率，线路本身若因颜料，叠层厚度，导线宽度等相同因素，将可以导致电阻应该变化，并使其信号杂讯。

故在高速线路板上的导体，其电阻值应掌控在某一范围之内，称作“电阻掌控”。

pcb迹线的阻抗将由其感应和电容性电感、电阻和电导系数确定。

影响pcb走线的阻抗的因素主要有: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、地线的路径、走线周边的走线等。

pcb阻抗的范围是25至120欧姆。

在实际情况下，pcb传输线路通常由一个导线迹线、一个或多个参照层和绝缘材质共同组成。

迹线和板层形成了掌控电阻。

pcb将常常使用多层结构，并且掌控电阻也可以使用各种方式去构筑。

但是，无论采用什么方式，电阻值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性同意：信号迹线的宽度和厚度迹线两侧的内核或预填材质的高度?迹线和板层的配置内核和预填材质的绝缘常数pcb传输线主要存有两种形式：微带线（microstrip）与带状线（stripline）。

微带线（microstrip）：微带线是一根带状导线，指只有一边存在参考平面的传输线，顶部和侧边都曝置于空气中（也可上敷涂覆层），位于绝缘常数er线路板的表面之上，以电源或接地层为参考。

PCB设计中叠层设计和阻抗计算需要注意的4点在高速PCB设计流程里，叠层设计和阻抗计算是登顶的第一梯。

阻抗计算方法很成熟，不同软件的计算差别不大，相对而言比较繁琐，阻抗计算和工艺制程之间的一些"权衡的艺术"，主要是为了达到我们阻抗管控目的的同时，也能保证工艺加工的方便，以及尽量降低加工成本。

下面百能网小编总结了一些设计叠层算阻抗是的注意事项，帮助大家提高计算效率。

1，线宽宁愿宽，不要细。

因为制程里存在细的极限，宽是没有极限的，所以如果后期为了调阻抗把线宽调细而碰到极限时那就麻烦了，要么增加成本，要么放松阻抗管控。

所以在计算时相对宽就意味着目标阻抗稍微偏低，比如单线阻抗50ohm，我们算到49ohm就可以了，尽量不要算到51ohm。

2，整体呈现一个趋势。

我们的设计中可能有多个阻抗管控目标，那么就整体偏大或偏小，不要出现类似100ohm 的偏大，90ohm的偏小这种不同步偏大偏小的情况。

3，考虑残铜率和流胶量。

当半固化片一边或两边是蚀刻线路时，压合过程中胶会去填补蚀刻的空隙处，这样两层间的胶厚度时间会减小，残铜率越小，填的越多，剩下的越少。

所以如果需要的两层间半固化片厚度是5mil，要根据残铜率选择稍厚的半固化片。

4，指定玻布和含胶量。

不同的玻布，不同的含胶量的半固化片或芯板的介电系数是不同的，即使是差不多高度的也可能是3.5和4的差别，这个差别可以引起单线阻抗3ohm左右的变化。

另外玻纤效应和玻布开窗大小密切相关，如果是10Gbps或更高速的设计，而叠层又没有指定材料，板厂用了单张1080的材料，那就可能出现信号完整性问题。

当然残铜率流胶量计算不准，新材料的介电系数有时和标称不一致，有的玻布板厂没有备料等等都会造成设计的叠层实现不了或交期延后。

那么最好的办法就是在设计之初让板厂按我们的要求，加上他们的经验设计叠层，这样最多几个来回就能得到理想又可实现的叠层了。

阻抗计算(用SI9000如何计算微带线)(2011-09-20 21:15:48)转载▼分类：读书笔记标签：si9000阻抗用SI9000如何计算微带线一．几个概念：阻抗的定义：在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和。

阻抗匹配:是为了保证能量传输损耗最小，匹配就是上一级电路的内电阻要等于下一级电路的输入电阻。

当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输，反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大功率传输，还可能对电路产生损害。

目前常见阻抗分类：单端(线)阻抗、差分(动)阻抗、共面阻抗三种情况。

目前我司要考虑阻抗匹配的线有：USB差分线90欧，网口线差分100欧，RF 输入信号单端75欧二．实例：1.工具可以到FTP上面下载，路径为：ftp://172.16.1.56/工具软件/工具软件-上传区/2.下面以SI9000为例给出模型：1).首先了解一下几个参数的含义：H1：外层到VCC/GND间的介质厚度 W2：阻抗线线面宽度W1: 阻抗线线底宽度 S1：差动阻抗线间隙Er1: 介质层介电常数 T1：线路铜厚，包括基板铜厚+电镀铜厚CEr: 阻抗介电常数 C1: 基材阻焊厚度C2:线面阻焊厚度 C3:差动阻抗线间阻焊厚度2).二层板，板厚1.6的两个模型：USB差分线90欧可参考如下：b. RF输入信号单端75欧可参考如下：c.说明:以下是凯歌给出的参考值：参数H1=57.677 ER1=4.5 T1=1.7 W1-W2= 1 C1（绿油）=0.4 C2=0.5 C3=0.4 CEr=3.5根据layout实际情况，可根据以上模型选用适合自己的W1，D1，S1的宽度。

瑞华给出的参数参数H1=57.677 ER1=4.3 T1=1.42 W1-W2=0.5 C（绿油）=0.591博敏给出的参数参数H1=57.677 ER1=4.5 T1=1.7 W1-W2=1 C1（绿油）=0.6 C2=0.5 C3=0.5 Cer=3.5各个厂家给出的参数有些差别，但算出来的结果偏差不大，大家可以按凯歌给出的参数计算即可，再者，这个计算出来的值也是理论值，发板时一定要注明这些线要求做阻抗，并标出阻抗值，可以参考以下标注：厂家会根据实际做些细微的调整，以满足阻抗的要求，厂家也只能保证阻抗值±10%，以下是厂家给出的报告:三．外协联系方式以下是我司合作的厂家电话，若想更进一步了解可以联系他们的工程师：不公开四．四层板如何计算:4层板计算相对复杂点，有一种方法可以借鉴，一般我们的4层板中间层是GND/POWER，要求走阻抗的线在TOP/BOM层，这样就和相临层构成2层板，可以参考以上介绍的二层板的模型来计算:4层板的构造示意如下：。

原创看图快速学多层板叠层，阻抗计算，Si9000的使用
在多层板设计中我们经常遇到USB,HDMI，LVDS，DDR及各种天线等信号要做阻抗控制，从而保证机器稳定及各项指标测试合格率。

那么我们在设计时是怎么控制阻抗的呢？
1.用经验值，把以前做过的阻抗线记录，例如，线宽线距板厚记录下来，下次用时直接套用。

2.先按常规设计，把PCB需要做阻抗的线高亮，然后截图给PCB板厂，要板厂控制，板厂会按我们要求的阻抗对资料进行微调，比如调整线宽线距从而达到我们要求的阻抗。

3.在设计之初：我们按叠层参数，及要板厂提供相关资料（板材，介电常数，绿油，PP片厚度等），再结合Si9000软件进行阻抗计算，算出来的参数走阻抗线；最后出洗板资料给PCB板厂的同时截图，要板厂进行控制阻抗，这样的好处是，一般情况板厂不会动我们的资料，要动也是很微小的调整。

从上面可以看出，1与2点都不保险，第1点若PCB叠层参数变了，那么阻抗也会变，继续套用那天错了都不知道，第2.点截图要板厂控制，这个可是可以，但是也经常会遇到板厂工程人员打电话过来说，你的阻抗做不了，原因是你的设计的线宽线距相差太大，板上又没有足够的空间加宽线宽线距之类的。

显然第3点方案最保险，不会出
现板厂不能控制阻抗的现象发生。

好了，现在我们开始学习Si9000的使用，培训内容如下：
1.公司常用叠层模版说明
2.Shortcut to Si9000阻抗计算软件界面讲解。

3.常用阻抗计算模版说明。

4.阻抗计算正推反推教程
5.实列一讲解（单端阻抗包地计算）
6.实例二讲解（差分对阻抗包地讲算）。

SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线与带状线,微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间(内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。

一、外层（微带线)单端阻抗计算模型１、单端阻抗结构——>2、单端阻抗模型——＞３、设置相应参数说明：介电常数与板材有关,常规ＦＲ４介电常数在4、２—4、5之间，常规半固化片介电常数１０6(3、9)、１08０(4、２)、2116（4、２)、7628（４、５)，罗杰斯板材RＯ4３50B介电常数就是3、66,M6板材介电常数在3、3－3、5之间.二、外层(微带线）差分阻抗计算模型1、差分阻抗结构-—>2、差分阻抗模型——＞3、设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ｏhm，UＳＢ控90ohm，Typeｃ控90oh ｍ以下就是1、6ｍm板厚常规八层板得层叠1、 3个信号层、2个地、一个电源２、射频隔层参考，线宽16ｍil3、关键信号在S1层,注意Ｓ２跨分割问题,适用于杂线多得情况A.根据微带线单端模型50oｈm阻抗计算如下(线宽6):B。

根据微带线差分模型阻抗计算如下:1、单端阻抗结构--＞2、单端阻抗模型—-〉3、设置相应参数1、差分阻抗结构-—＞2、差分阻抗模型——>3、设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗、Ａ。

内层单端阻抗模型：S１：Ｈ1=16+1、2+４、３=21、5Ｈ2=１、２＋４、３＝5、5S1层５0oｈm：5mil（说明:阻抗允许误差正负10％,Ｈ1与Ｈ2数值）Ｓ1与S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1与H2数值正确,H１与H2即使颠倒，阻抗变化很小)S2：H１=４、3ﻩ H2＝1、2+16+1、2+4、３=22、7S2层５0ohｍ:５mｉlＳ３:H1＝4、3H2=1、2＋16=1７、２S3层5０ｏhm:５ｍｉlB．内层差分阻抗模型(介质厚度与单端阻抗一致)：Ｓ１：H１=１6＋１、2+４、3＝21、５H2＝１、２+4、3=５、5S2：H1=4、3ﻩ H2＝１、2+1６+1、２+4、3=22、7S3：H1=4、3Ｈ2=１、2＋1６=17、2S1、S２、S3：90ohｍＳ1、S２、S3:100oｈｍ同理计算，概不赘述.（关于射频线阻抗计算隔层参考，共面阻抗计算参考＜SI9000隔层及共面模型计算＞)阻抗说明：叠层厚度通常由单板实际情况决定,如果叠层确定，线宽变小,阻抗变大，差分阻抗线之间得间距变大，阻抗变大，差分1０0ohm计算时，可通过改变线宽与间距实现（注意：建议差分间距不要大于2倍线宽如4得线宽８得间距）.单端阻抗主要依靠改变线宽实现。

一,首先给大家介绍一下Polar软件,Polar是专业计算阻抗的软件,其版本包括:Si6000,Si8000,及Si9000.二,其次给大家介绍常见的几种阻抗模型:特性阻抗,差分阻抗,共面性阻抗.7 g1 B: b4 A+ [0 W, d# X1.外层特性阻抗模型:3 c7 ?" ~0 m8 G& X3 k% }2.内层特性阻抗模型:. k2 r/ N# G* I, U. d3 `# [! F3.外层差分阻抗模型:; h+ Z: ?3 B9 w/ S2 t8 J2 _9 S# h& X( k4 _4.内层差分阻抗模型:* N8 N+ D9 F# r0 F8 h" k0 s# @1 V) z* |' X- k7 E5.共面性阻抗模型:包括(1)外层共面特性阻抗，(2)内层共面特性阻抗，(3)外层共面差分阻抗，(4)内层共面差分阻抗.三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),8 a& L7 C2 a5 e; M9 A( @每个多层板都是由芯板和半固化片通过压合而成的,普通的FR-4板材一般有:生益,建滔,联茂等板材供应商.生益FR-4的芯板根据板厚来划分有:0.10MM ,0.15MM,,0.2MM ,,0.25MM.0.3MM,0.4MM,0.5MM等,包括有H/HOZ,1/1OZ,等这里有一点需要大家特别注意:含两位小数的板厚是指不含铜的厚度,只有一位小数指包括铜的总厚度,例如:0.10MM 1/1OZ的芯板,其0.10MM是指介质的厚度,其总厚度应为0.10MM+0.035+0.035MM=0.17MM,再如:0.15MM 1/1OZ的芯板,其总厚度是:0.15MM+0.035MM+0.035MM=0.22MM,而0.2MM 1/1OZ的芯板,其总厚度就是0.2MM,它的介质厚度应为:0.2MM-0.035MM-0.035MM=0.13MM.半固化片(即PP),一般包括:106,1080,2116,7628等,其厚度为:106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.( u4 f% A8 v4 f* M% u当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.后续我会把一些常用的芯板以及各种组合的PP厚度汇总给大家,以便学习用Polar软件计算阻抗及层叠结构时使用!四,怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:( E& A* }* x4 X首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪些层?其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度,或者调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求!( S6 t; o* g8 n五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:1.四层板板厚1.6MM,外层信号线要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.其设计结构详见:4层板1.6MM阻抗设计.jpg,其中H1代表的是信号层与参考层之间的介质厚度,即L1与L2之间的厚度为3.2MIL,Er1为板材的介电常数,FR-4通常为4.2-4.6,W1称为下线宽，W2称为上线宽,一般认为W1=W+0.5MIL,W2=W-0.5MIL,S1(注意S1<2W)为两根差分线之间的间距(指线边缘与线边缘之间距离),T1信号层的成品铜厚，外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素，我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL。

SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。

一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。

二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：B．根据微带线差分模型阻抗计算如下：1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗. A．内层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．内层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：90ohmS1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。

PCB叠层及阻抗计算多层板的结构：为了很好地对PCB进行阻抗控制，首先要了解PCB的结构：通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材，是构成印制板的基础材料。

而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。

通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。

外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ（1OZ约为35um或1.4mil）三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1OZ左右。

内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。

多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”，当然它也可以是黄色或者其它颜色。

阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。

当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面，半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。

下面是一个典型的6层板叠层结构：PCB的参数：不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异。

表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。

加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um。

芯板：我们常用的板材是S1141A，标准的FR-4，两面包铜半固化片：规格（原始厚度）有7628（0.185mm），2116（0.105mm），1080（0.075mm），3313（0. 095mm ），实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右。

同一个浸润层最多可以使用3个半固化片，而且3个半固化片的厚度不能都相同，最少可以只用一个半固化片，但有的厂家要求必须至少使用两个。

SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。

一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。

二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：三、层（带状线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数四、层（带状线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算层阻抗. A．层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。

用SI9000计算阻抗是大家众所周知的事情，它不仅
仅只是算阻抗
 用SI9000计算阻抗是大家众所周知的事情，用这个软件计算阻抗的教程也是多的数不胜数。

但是关于除了计算阻抗以外的功能运用，似乎我们都关注的比较少，但是在很多设计场合这些功能我们都可以用得到。

对于旧版本的SI9000，打开软件，下方有两个可供切换的功能窗口。

 但是2011版本的Polar SI9000又新增了两个功能窗口。

 下面就都扒出来瞧一瞧。

1.Lossless Calculation（无损计算）
 这个窗口就是用来计算阻抗的功能窗口，也是研发工程师们用的最多和关注度最高的一个功能。

通常我们计算完阻抗，评估好层叠厚度，线宽，铜厚等就完事了。

但是你还可以尝试着按下“More”按钮。

如下图所示。

 计算完阻抗，按下“More”按钮之后，你将获取该阻抗线更多的信息：每英尺的传输延时，每英尺的寄生电感，每英尺的寄生电容等如下图所示。

关于PCB叠层及阻抗计算PCB叠层及阻抗计算是电路板设计中非常重要的一部分，可以影响电路板性能和信号传输的质量。

在本文中，我们将详细讨论PCB的叠层设计和阻抗计算的相关原理和方法。

一、PCB叠层设计在设计PCB时，叠层设计是非常关键的，它可以影响到信号传输的速率、干扰、噪音等因素。

在设计PCB的时候，一般会选择多层板，其中内层层板主要用于信号传输和地平面，而外层层板则用于连接器和组件布局。

为了保证信号传输的质量，一般需要在PCB设计软件中进行叠层设计。

在进行PCB叠层设计时，需要考虑以下几个因素：1.信号传输速率：随着信号传输速率的增加，对PCB的叠层设计要求也越高。

一般来说，高速信号线（如DDR总线、PCIe总线等）需要采用较低的介电常数和较薄的介质层从而保证信号的传输质量。

2.信号干扰和噪音：为了避免信号之间的相互干扰和噪音的产生，一般会采用电磁屏蔽层作为内层层板。

3.电源和地平面的设计：为了保证电源和地平面的稳定性，一般会采用多个内层层板来布局电源和地平面。

同时，为了减小电源和地平面之间的电磁耦合，可以在它们之间设置分布电容或平面间隔。

在进行PCB叠层设计时，需要注意以下几点：1.信号线和地平面的布局：为了避免信号线和地平面之间的电磁耦合，一般应尽量使信号线和地平面之间的距离保持一致，并且尽量使信号线和地平面垂直布局。

2.边界规划：为了减小信号线的边界不平行引起的电磁泄漏和干扰，一般要求信号线的边界保持平行。

3.电源和地平面的分布：为了保证电源和地平面的稳定性，一般应采用分布式布局，即在整个PCB上均匀分布电源和地平面。

二、阻抗计算阻抗是电路板设计中非常重要的一个参数，它决定了信号传输的速率和质量。

为了保证信号传输的质量，一般需要进行阻抗计算，并根据计算结果进行相关调整。

在进行阻抗计算时，需要考虑以下几个因素：1.特性阻抗：特性阻抗是指在无穷长的传输线上，单位长度的阻抗。

它与电路板的几何参数（如导线宽度、导线间距等）、介电常数等因素有关。

SI9000各阻抗计算说明SI9000是一种用于计算电磁场传输中各种阻抗的软件。

它是一种先进的电磁场仿真软件，可以用于设计和分析高速通信线路、平面电路板、射频传输线等。

SI9000可以根据用户给定的参数和电磁场条件，精确计算出各种阻抗，包括差模阻抗、共模阻抗、传输线阻抗等。

本文将介绍SI9000各阻抗计算的基本原理和步骤。

首先，SI9000可以计算差模阻抗。

差模阻抗是指在差模传输线中两个信号之间的电流和电压之比。

差模传输线是一种常用于高速通信线路中的传输线，由于信号差别较大，容易产生串扰，因此需要计算并控制差模阻抗。

SI9000可以计算差模传输线的电磁场分布，并根据电荷和电流分布计算出差模阻抗。

其次，SI9000可以计算共模阻抗。

共模阻抗是指在共模传输线中两个信号之间的电流和电压之比。

共模传输线是一种常用于抗干扰和抑制噪声的传输线。

SI9000可以根据共模传输线的电磁场分布，计算出共模阻抗。

共模阻抗的计算方法与差模阻抗类似，都是根据电荷和电流分布进行计算。

SI9000还可以计算传输线阻抗。

传输线阻抗是指传输线上电流和电压之比，决定了信号在传输线上的传输特性。

传输线阻抗的计算是电磁场仿真中的一项重要任务。

SI9000可以通过计算传输线上的电场和磁场分布，得到传输线的阻抗。

传输线阻抗的计算需要考虑电磁场的传播速度、传输线的几何结构、介质属性等因素。

SI9000的计算步骤主要包括几何建模、导体和介质特性定义、电磁场分布计算、阻抗计算等。

在几何建模中，用户可以通过导入CAD文件或手动绘制来创建所需的结构模型。

然后，用户需要定义导体和介质的特性，包括电导率、磁导率、介电常数等。

接下来，用户可以选择计算所需的阻抗类型，如差模阻抗、共模阻抗或传输线阻抗。

最后，SI9000会根据用户给定的参数和条件，进行电磁场分布的计算，并计算出所需的阻抗。

SI9000还具有一些其他功能和特点。

例如，它可以显示电磁场分布图、传输线网络图等直观的图形结果，方便用户进行结果分析和设计优化。

主题：阻抗计算公式、polar si9000(教程)给初学者的一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教!在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义传输线阻抗的由来以及意义传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路:从此图可以推导出电报方程取传输线上的电压电流的正弦形式得推出通解定义出特性阻抗无耗线下r=0, g=0 得注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义)特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出.Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来.叠层(stackup)的定义我们来看如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的Oz 的概念Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克)在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下介电常数(DK)的概念电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co之比为介电常数：ε = Cx/Co = ε'-ε"Prepreg/Core 的概念pp 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,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有.传输线特性阻抗的计算首先,我们来看下传输线的基本类型,在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线,对于他们的区分,最简单的理解是,微带线只有1 个参考地,而带状线有2个参考地,如下图所示对照上面常用的8 层主板,只有top 和bottom 走线层才是微带线类型,其他的走线层都是带状线类型在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm,差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度. 在此假设板厚为1.6mm,也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我们假设以如下的叠层来走线先来计算微带线的特性阻抗,由于top 层和bottom 层对称,只需要计算top 层阻抗就好的,采用polar si6000,对应的计算图形如下:在计算的时候注意的是:1,你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)2,各厂家的制程能力不一致,因此计算方法不一样,需要和厂家进行确认3,表层采用coated microstrip 计算的原因是,厂家会有覆绿漆,因而没用surface microstrip 计算,但是也有厂家采用surface microstrip 来计算的,它是经过校准的4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀,因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)5,在此没计算出精确的60Ohm 阻抗,原因是实际制程的时候厂家会稍微改变参数,没必要那么精确,在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看再计算出L5 的特性阻抗如下图记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图,实际上的差异从字面来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2 在计算差分阻抗的时候和上面计算类似,除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距,在此不列出选用的图是在计算差分阻抗注意的是:1,在满足DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗,因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的)再考虑单端阻抗(通常板厂是不考虑的,实际做很多板子,问题确实不算大,看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)----------谨以此文怀念初学SI 的艰苦岁月特性阻抗公式(含微带线,带状线的计算公式)a.微带线(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为走线的铜皮厚度，H为走线到参考平面的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。

PCB的Si9000阻抗设计1、阻抗的定义:在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和。

当信号在PCB导线中传输时，若导线的长度接近信号波长的1/7，此时的导线便成为信号传输线，一般信号传输线均需做阻抗控制。

PCB制作时，依客户要求决定是否需管控阻抗，若客户要求某一线宽需做阻抗控制，生产时则需管控该线宽的阻抗。

当信号在PCB上传输时，PCB板的特性阻抗必须与头尾元件的电子阻抗相匹配，一但阻抗值超出公差，所传出的信号能量将出现反射、散射、衰减或延误等现象，从而导致信号不完整、信号失真。

2、计算阻抗的工具：目前大部分人都用Polar软件：Polar Si8000、Si9000等。

常用的软件阻抗模型主要有三种: （1）特性阻抗，也叫单端阻抗；（2）差分阻抗，也叫差动阻抗；（3）共面阻抗，也叫共面波导阻抗，主要应用于双面板阻抗设计当中。

选择共面阻抗设计的原因是：双面板板厚决定了阻抗线距离，下面的参考面比较远，信号非常弱，必须选择距离较近的参考面，于是就产生了共面阻抗的设计。

3、安装软件Polar Si9000，然后打开Polar Si9000软件。

熟悉一下常用的几个阻抗模型：（1）下图是外层特性阻抗模型（也叫单端阻抗模型）：（2）下图是外层差分阻抗模型：（3）内层差分阻抗模型常用以下三种：下面是共面的常用模型：（4）下图是外层共面单端阻抗模型：（5）下图是外层共面差分阻抗模型：4、怎样来计算阻抗？各种PP及其组合的厚度，介电常数详见PP规格表，铜厚规则按下图的要求。

阻焊的厚度，在金百泽公司统一按10um，即0.4mil；W1、W2的规则按上面要求；当基铜<=0.5OZ时，W2=W-0.5mil；当基铜=1OZ时，W2=W-1mil；W指原线宽。

下面讲一个12层板，板厚1.8MM的例子：这个板信号层比较多，但是3,5层和8，10是对称的。

SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。

一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。

二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1. 3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：B．根据微带线差分模型阻抗计算如下：1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗. A．内层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．内层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：90ohmS1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。

阻抗计算(用SI9000如何计算微带线)(2011-09-20 21:15:48)转载▼分类：读书笔记标签：si9000阻抗用SI9000如何计算微带线一．几个概念：阻抗的定义：在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和。

阻抗匹配:是为了保证能量传输损耗最小，匹配就是上一级电路的内电阻要等于下一级电路的输入电阻。

当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输，反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大功率传输，还可能对电路产生损害。

目前常见阻抗分类：单端(线)阻抗、差分(动)阻抗、共面阻抗三种情况。

目前我司要考虑阻抗匹配的线有：USB差分线90欧，网口线差分100欧，RF输入信号单端75欧二．实例：1.工具可以到FTP上面下载，路径为：ftp://172.16.1.56/工具软件/工具软件-上传区/2.下面以SI9000为例给出模型：1).首先了解一下几个参数的含义：H1：外层到VCC/GND间的介质厚度W2：阻抗线线面宽度W1: 阻抗线线底宽度S1：差动阻抗线间隙Er1: 介质层介电常数T1：线路铜厚，包括基板铜厚+电镀铜厚CEr: 阻抗介电常数C1: 基材阻焊厚度C2:线面阻焊厚度C3:差动阻抗线间阻焊厚度2).二层板，板厚1.6的两个模型：USB差分线90欧可参考如下：b. RF输入信号单端75欧可参考如下：c.说明:以下是凯歌给出的参考值：参数H1=57.677 ER1=4.5 T1=1.7 W1-W2= 1 C1（绿油）=0.4 C2=0.5 C3=0.4 CEr=3.5根据layout实际情况，可根据以上模型选用适合自己的W1，D1，S1的宽度。

瑞华给出的参数参数H1=57.677 ER1=4.3 T1=1.42 W1-W2=0.5 C（绿油）=0.591博敏给出的参数参数H1=57.677 ER1=4.5 T1=1.7 W1-W2=1 C1（绿油）=0.6 C2=0.5 C3=0.5 Cer=3.5各个厂家给出的参数有些差别，但算出来的结果偏差不大，大家可以按凯歌给出的参数计算即可，再者，这个计算出来的值也是理论值，发板时一定要注明这些线要求做阻抗，并标出阻抗值，可以参考以下标注：厂家会根据实际做些细微的调整，以满足阻抗的要求，厂家也只能保证阻抗值±10%，以下是厂家给出的报告:三．外协联系方式以下是我司合作的厂家电话，若想更进一步了解可以联系他们的工程师：不公开四．四层板如何计算:4层板计算相对复杂点，有一种方法可以借鉴，一般我们的4层板中间层是GND/POWER，要求走阻抗的线在TOP/BOM层，这样就和相临层构成2层板，可以参考以上介绍的二层板的模型来计算:4层板的构造示意如下：（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。

关于si9000计算阻抗的读书笔记SI9000读书笔记⽬录1.传输线类型1.1 微带线1.2 带状线1.3 阻抗线1.3.1 差分阻抗线1.3.2 特性阻抗线2.PCB叠层结构2.1 PCB材质及其介电常数2.2 PCB分层3.阻抗计算3.1 厚度计算3.2 阻抗计算附1.传输线类型1.1微带线微带线(microstrip)：微带线是⼀根带状导线，指只有⼀边存在参考平⾯的传输线，顶部和侧边都曝置于空⽓中（也可上敷涂覆层），位于绝缘常数 Er 线路板的表⾯之上，以电源或接地层为参考。

有⾮嵌⼊/嵌⼊两种。

⾮嵌⼊的如图1所⽰，嵌⼊的如图2所⽰。

图1 图2注意：在实际的PCB制造中，板⼚通常会在PCB板的表⾯涂覆⼀层绿油，因此在实际的阻抗计算中，通常对于表⾯微带线采⽤如图3所⽰的模型进⾏计算：图31.2带状线带状线：带状线是置于两个参考平⾯之间的带状导线，在绝缘层的中间，有两个参考平⾯，H1和H2代表的电介质的介电常数可以不同。

带状线的如图4所⽰。

图41.3阻抗线整体来说，最通⽤的传输线类型为微带线(microstrip)和带状线(stripline)。

阻抗线是上述两者的延伸。

1.3.1差分阻抗线差分阻抗线如图5所⽰。

图51.3.2 特性阻抗线特性阻抗线可以理解为单线阻抗线。

2.PCB 叠层结构2.1 PCB 材质及其介电常数PCB 最常⽤的分类是按增强材料不同来分类，分别为纸基板（FR1、FR2、FR3），环氧玻纤布基板（FR4、FR5），复合基板(CEM1、CEM3)，HDI 板材（RCC ）和特殊基材（⾦属类基材、陶瓷类基材、热塑性基材等）。

每个多层板都是由芯板(即Core)和半固化⽚(即PP)通过压合⽽成的,普通的FR-4板材⼀般有:⽣益,建滔,联茂等板材供应商.⽣益FR-4的芯板根据板厚来划分有:0.10MM,0.15MM, 0.2MM,0.25MM，0.3MM,0.4MM, 0.5MM 等,包括有H/HOZ,1/1OZ 等。

SI9000各阻抗计算说明阻抗培训1.外层单端:Coated Microstrip 1BH1:介质厚度(PP⽚或者板材,不包括铜厚)Er1:PP⽚的介电常数(板材为:4.5 P⽚4.2)W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽)W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL)T1:成品铜厚C1:基材的绿油厚度(我司按0.8MIL)C2:铜⽪或⾛线上的绿油厚度(0.5MIL)Cer:绿油的介电常数(我司按3.3MIL)Zo:由上⾯的参数计算出来的理论阻值2.外层差分:Edge-Coupled Coated Microstrip 1BH1:介质厚度(PP⽚或者板材,不包括铜厚) Er1:PP⽚的介电常数(板材为:4.5 P⽚4.2) W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽)W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL)S1:阻抗线间距(客户原稿)T1:成品铜厚C1:基材的绿油厚度(我司按0.8MIL)C2:铜⽪或⾛线上的绿油厚度(0.5MIL)C3:基材上⾯的绿油厚度(0.50MIL) Cer:绿油的介电常数(我司按3.3MIL)3.内层单端:Offset Stripline 1B1AH1:介质厚度(PP⽚或者光板,不包括铜厚) Er1:H1厚度PP⽚的介电常数(P⽚4.2MIL) H2:介质厚度(PP⽚或者光板,不包括铜厚)Er2:H2厚度PP⽚的介电常数(P⽚4.2MIL)W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽)W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL)T1:成品铜厚Zo:由上⾯的参数计算出来的理论阻值4.内层差分:Edge-Couled Offset Stripline 1B1AH1:介质厚度(PP⽚或者光板,不包括铜厚)Er1:H1厚度PP⽚的介电常数(P⽚4.2MIL)H2:介质厚度(PP⽚或者光板,不包括铜厚)Er2:H2厚度PP⽚的介电常数(P⽚4.2MIL)W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽)W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL)S1:客户要求的线距T1:成品铜厚Zo:由上⾯的参数计算出来的理论阻值5.外层单端共⾯地:Coated Coplanar Waveguide With Ground 1BH1:介质厚度(PP⽚或者板材,不包括铜厚)Er1:PP⽚的介电常数(板材为:4.5 P⽚4.2)W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽)W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL)D1:阻抗线到两边铜⽪的距离T1:成品铜厚C1:基材的绿油厚度(我司按0.8MIL)C2:铜⽪或⾛线上的绿油厚度(0.5MIL)Cer:绿油的介电常数(我司按3.3MIL)Zo:由上⾯的参数计算出来的理论阻值6.外层差分共⾯地:Diff Coated Coplanar Waveguide With Ground 1BH1:介质厚度(PP⽚或者板材,不包括铜厚) Er1:PP⽚的介电常数(板材为:4.5 P⽚4.2) W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽)W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL)S1:阻抗线间距(客户原稿)D1:阻抗线到铜⽪的距离T1:成品铜厚C1:基材的绿油厚度(我司按0.8MIL)C2:铜⽪或⾛线上的绿油厚度(0.5MIL)C3:基材上⾯的绿油厚度(0.50MIL) Cer:绿油的介电常数(我司按3.3MIL) Zo:由上⾯的参数计算出来的理论阻值。