PCB常用阻抗设计方案及叠层

Bybingge0Data:20190126叠层与阻抗(SI9000)的学习笔记一．材质知识，规格1.材料的分类1）铜箔：导电图形构成的基本材料2）芯板（CORE）:线路板的骨架，双面敷铜的板子，即可用于内层制作的双面板。3）半固化片（prepreg）：芯板与芯板之间的粘合剂，同时起到绝缘的作用。4）阻焊油墨：对板子起到阻焊、绝缘、防腐蚀等作用。5）字符油墨：标示作用。6）表面处理材料：包括铅锡合金、镍金合金、银、OSP等等。2.名词说明带状线：走在内层(stripline/doublestripline),埋在PCB内部的带状走线。微带线：是走在表面层(microstrip),附在PCB表面的带状走线。3.常用的半固化片PP为:1080厚度0.075MM､----------3.8（介电参数）3313厚度0.09MM､2116厚度0.115MM､2116H厚度0.12MM､----------4.27628厚度0.175MM､-----------4.5(全部为1GHz状态下)7628H厚度0.18MM｡↑常见芯板的厚度跟介电常数Bybingge0

Data:20190126↑常见半固化片类型厚度与介电常数标称基铜厚度（um）18(0.5oz)35(1oz)70(2oz)内层计算铜厚（mil）0.651.252.56外层计算铜厚（mil）2.22.94.2↑PCB板实际铜厚表格对照表3.特性阻抗的计算1）影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。一般，介质厚度、线距越大阻抗值越大；介电常数、铜厚、线宽、阻焊厚度越大阻抗值越小。2）阻抗匹配在高频设计中是很重要的，阻抗匹配与否关系到信号的质量优劣。而阻抗匹配的目的主要在于传输线上所有高频的微波信号皆能到达负载点，不会有信号反射回源点。3）铜厚:一般的设计是：表面铜厚做0.5OZ+plating，内层做1OZ。4介电常数不同板材其介电常数不一样，其与所用的树脂材料有关：FR4板材其介电常数为3.9—4.5,其会随使用的频率增加减小,聚四氟乙烯板材其介电常数为2.2—3.9间要获得高的信号传输要求高的阻抗值。二．常用的叠层结构/1.常用4层板结构↑4层板2.常用的6层板结构Bybingge0Data:20190126↑6层板（2个例子）3.常用的8层板结构Bybingge0

用SI9000计算阻抗

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，电容抗等的一个矢量总

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).首先了解一下几个参数的含义:

1. H1：外层到VCC/GND间的介质厚度 ;

2. W1: 阻抗线线底宽度 ;

3. Er1: 介质层介电常数 ;

4. CEr: 阻抗介电常数 ;

5. C2:线面阻焊厚度 ;

6. W2：阻抗线线面宽度;

7. S1：差动阻抗线间隙;

8. T1：线路铜厚，包括基板铜厚+电镀铜厚;

9. C1: 基材阻焊厚度;

10. C3:差动阻抗线间阻焊厚度;

2).二层板，板厚1.6的两个模型（共面阻抗）：

a. USB差分线90欧可参考如下：

第 1 页(共 8页)计算结果：线宽W1:10mil、走线间距S1:5mil; b.差分线100欧姆阻抗参考：

c. RF输入信号单端75欧、50欧可参考如下（隔层参考）：

第 2 页(共 8页)

d.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

PCB叠层结构参考即多层板叠层建议

电路板的叠层安排是对PCB的整个系统设计的基础。叠层设计如有缺陷, 将最终影响到整机的EMC性能。

总的来说叠层设计主要要遵从两个规矩：

1. 每个走线层都必须有一个邻近的参考层（电源或地层）；

2. 邻近的主电源层和地层要保持最小间距，以提供较大的耦合电容；

下面列出从两层板到十层板的叠层：

一、单面PCB板和双面PCB板的叠层

对于两层板来说，由于板层数量少，已经不存在叠层的问题。控制 EMI辐

射主要从布线和布局来考虑；

单层板和双层板的电磁兼容问题越来越突出。 造成这种现象的主要原因就是 因是信号回路面积过大，不仅产生了较强的电磁辐射，而且使电路对外界干扰敏 感。要改善线路的电磁兼容性，最简单的方法是减小关键信号的回路面积。

关键信号：从电磁兼容的角度考虑，关键信号主要指产生较强辐射的信号和 对外界敏感的信号。能够产生较强辐射的信号一般是周期性信号，如时钟或地址 的低位信号。对干扰敏感的信号是指那些电平较低的模拟信号。

单、双层板通常使用在低于10KHZ的低频模拟设计中：

1在同一层的电源走线以辐射状走线，并最小化线的长度总和；

2走电源、地线时，相互靠近；在关键信号线边上布一条地线，这条地线 应尽量靠近信号线。这样就形成了较小的回路面积，减小差模辐射对外界干扰的 敏感度。当信号线的旁边加一条地线后， 就形成了一个面积最小的回路， 信号电 流肯定会取道这个回路，而不是其它地线路径。

3如果是双层线路板，可以在线路板的另一面，紧靠近信号线的下面，沿 着信号线布一条地线，一线尽量宽些。这样形成的回路面积等于线路板的厚度乘 以信号线的长度。

、四层板的叠层;

推荐叠层方式： 1. SIG — GND(PWR) — PWR (GND) — SIG ；

2. GND -SIG(PWR) — SIG(PWR) — GND ；

对于以上两种叠层设计，潜在的问题是对于传统的 1.6mm (62mil)板厚。

通用电路板在线测试仪设计与开发

1 引言

本文介绍的通用电路板在线测试仪采用计算机与单片机通信技术，测试仪与计算机通过串口通信，便携性能好，适用于各种双面印制电路板的测试与诊断。

2 电路在线测试技术

2.1 在线测试原理

在线测试的基本原理是测试仪为印制电路板上的被测芯片提供输入激励，同时在计算机控制下自动采集记录被测芯片的输出响应和状态值，通过计算机将其记录的所有状态值与标准的状态真值表比较，从而判断被测对象的故障情况。

2.2 后驱动测试技术

后驱动测试技术主要用于数字电路的在线测试。其实质是在被测器件的输入级(前级驱动芯片的输出级)灌入或拉出瞬态大电流，迫使其电位按要求变高或变低，达到对被测器件在线施加测试激励的目的。

为了确保对电路板上的器件进行功能测试，就必须强制驱动器件的逻辑电平，各脚驱动器必须能够吸收或输出足够的电流。根据国际防护标准文件(00-53/1)所推荐的后驱动安全标准，测试仪的最大驱动电流被设计为240mA，测试时间在200ms以内。通过实验，基本能够较好地对被测器件进行隔离，同时也确保了被测器件的安全性。

3 测试仪组成

3.1 硬件模块

测试仪由便携式计算机、单片机测试平台及测试分析处理软件构成。其中单片机测试平台在计算机控制下完成被测对象数据的采集，其基本原理框图如图1所示。各部分功能及说明如下：

单片机电路主要完成数据采集、控制、命令处理，与计算机进行数据交换。在测试仪设计中采用了MCS-51系列8031单片机，选用2764作为扩展ROM，6264作为扩展RAM。译码芯片电路为74LS138。为与计算机进行串行通信，采用MCl488和MC1489进行RS-232C电平与TTL电平的相互转换。单片机系统时钟频率选用6MHz晶振，通信波特率选用2400，单片机采用工作方式3进行串行通信。定时器T1设置为方式2。设定SMOD=1，时间常