特定特征阻抗之传输线线宽计算_LineCalc

PCB线路板阻抗计算公式现在关于PCB线路板的阻抗计算方式有很多种，相关的软件也能够直接帮您计算阻抗值，今天通过polar si9000来和大家说明下阻抗是怎么计算的。

在阻抗计算说明之前让我们先了解一下阻抗的由来和意义：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。

pcb特征阻抗电感和电容的计算公式PCB是印刷电路板（Printed Circuit Board）的缩写，是电子产品中常用的一种基础电子元件。

在设计PCB时，特征阻抗、电感和电容是重要的考虑因素。

本文将介绍计算这些特征的公式和方法。

一、特征阻抗（Characteristic Impedance）的计算公式特征阻抗是指电路中传输线的阻抗。

在PCB设计中，特征阻抗的计算是为了确保信号在传输线上的匹配和最小化信号反射。

特征阻抗的计算公式如下：Z0 = √(L/C)其中，Z0表示特征阻抗，L表示传输线的电感，C表示传输线的电容。

特征阻抗的单位通常为欧姆（Ω）。

二、电感（Inductance）的计算公式电感是指电路中储存能量的能力。

在PCB设计中，电感的计算是为了保持电路的稳定性和减少干扰。

电感的计算公式如下：L = N^2 * μ * A / l其中，L表示电感，N表示线圈的匝数，μ表示磁导率，A表示线圈的截面积，l表示线圈的长度。

电感的单位通常为亨利（H）。

三、电容（Capacitance）的计算公式电容是指电路中储存电荷的能力。

在PCB设计中，电容的计算是为了滤波和隔离电路。

电容的计算公式如下：C = ε * A / d其中，C表示电容，ε表示介电常数，A表示电容板的面积，d表示电容板之间的距离。

电容的单位通常为法拉（F）。

以上是PCB特征阻抗、电感和电容的计算公式。

在实际应用中，还需要考虑布线的长度、宽度、材料等因素，以及信号的频率和传输速率等。

因此，在PCB设计中，通常需要借助专业的设计软件来进行模拟和优化。

总结：PCB特征阻抗、电感和电容是PCB设计中重要的考虑因素。

特征阻抗的计算公式为Z0 = √(L/C)，电感的计算公式为L = N^2 * μ * A / l，电容的计算公式为 C = ε * A / d。

在实际应用中，还需考虑其他因素，并借助专业软件进行模拟和优化。

通过合理计算和设计，可以提高PCB的性能和稳定性，满足电子产品的需求。

微带线宽度计算公式
微带线宽度计算公式是用于计算微带线的宽度的公式，它在微波电路设计和射频工程中扮演着重要的角色。

微带线是一种常用的传输线结构，广泛应用于射频电路和微波电路中。

微带线的宽度是指传输线的中心导体与地面板之间的距离，也就是导体的宽度。

微带线的宽度对于传输线的特性和性能具有重要影响，因此准确计算微带线的宽度是非常关键的。

微带线宽度计算公式主要基于微带线的特性阻抗和介质常数等参数，下面将介绍两种常用的微带线宽度计算公式。

一种常用的微带线宽度计算公式是根据特性阻抗来计算的。

特性阻抗是微带线的一个重要参数，它决定了微带线的电气特性。

根据特性阻抗的计算公式，可以得到微带线的宽度。

另一种常用的微带线宽度计算公式是根据介质常数来计算的。

介质常数是微带线的另一个重要参数，它反映了微带线的介质特性。

根据介质常数的计算公式，可以得到微带线的宽度。

在实际应用中，微带线宽度的计算可以通过计算软件或者在线计算工具进行。

这些工具通常基于微带线的特性阻抗和介质常数等参数，通过输入相关参数即可得到微带线的宽度。

微带线宽度的计算公式可以帮助工程师和设计师准确计算微带线的
宽度，从而提高微波电路的性能和可靠性。

在微波电路设计中，正确的微带线宽度计算是非常重要的，可以避免信号损失和干扰等问题。

微带线宽度计算公式是微波电路设计中的重要工具，能够帮助工程师和设计师准确计算微带线的宽度，从而提高微波电路的性能和可靠性。

正确的微带线宽度计算可以避免信号损失和干扰等问题，对于微波电路的设计和制造具有重要的意义。

传输线阻抗计算（实用版）目录1.传输线阻抗的概念2.传输线阻抗的计算方法3.传输线阻抗的实际应用正文传输线阻抗计算是电子工程和通信领域中的一个重要概念。

在信号传输过程中，传输线的阻抗会对信号造成衰减和失真，因此计算传输线的阻抗是研究和设计通信系统的关键环节。

下面我们将详细介绍传输线阻抗的概念、计算方法和实际应用。

1.传输线阻抗的概念传输线阻抗是指传输线上电流和电压之间的比值。

在理想的传输线中，电流和电压是同相位的，阻抗为零。

然而，在实际传输线中，由于线路的电阻、电感和电容等因素，电流和电压之间会存在一定的相位差，这时传输线的阻抗就不为零。

阻抗的大小和相位差反映了传输线的损耗特性和传输质量。

2.传输线阻抗的计算方法传输线阻抗的计算方法有多种，其中最常用的是基于电路模型的方法。

该方法将传输线分解为一个电阻 R、一个电感 L 和一个电容 C 的并联电路。

在这个电路中，电阻 R 代表了传输线的直流电阻，电感 L 代表了传输线的感性特性，电容 C 代表了传输线的容性特性。

根据这个并联电路，可以得到传输线的阻抗公式：Z = R + j(ωL - 1/ωC)其中，Z 表示传输线的阻抗，R 表示传输线的直流电阻，ω表示信号的角频率，L 表示传输线的电感，C 表示传输线的电容。

3.传输线阻抗的实际应用传输线阻抗的计算在实际应用中有很多重要作用，例如：（1）在通信系统设计中，需要根据传输线的阻抗特性来选择合适的信号调制方式和信号传输速率，以保证信号的传输质量和系统的稳定性。

（2）在射频电路设计中，需要根据传输线的阻抗特性来选择合适的滤波器和放大器，以减小信号的衰减和失真。

（3）在信号处理和分析中，通过计算传输线的阻抗特性，可以分析信号在传输过程中的衰减和失真特性，为信号处理和分析提供依据。

总之，传输线阻抗计算是通信和电子工程领域的一个重要概念。

需要做阻抗的信号线时应该怎样计算线宽、线距规则？ 需要要做阻抗的信号线，应该严格按照叠层计算出来的线宽、线距来设置。

 1需要要做阻抗的信号线，应该严格按照叠层计算出来的线宽、线距来设置。

比如射频信号（常规50R控制）、重要单端50R、差分90R、差分100R 等信号线，通过叠层可计算出具体的线宽线距（下图示）。

 2设计的线宽线距应该考虑所选PCB生产工厂的生产工艺能力，如若设计时设置线宽线距超过合作的PCB生产厂商的制程能力，轻则需要添加不必要的生产成本，重则导致设计无法生产。

一般正常情况下线宽线距控制到6/6mil，过孔选择12mil（0.3mm），基本80%以上PCB生产厂商都能生产，生产的成本最低。

线宽线距最小控制到4/4mil，过孔选择8mil（0.2mm），基本70%以上PCB生产厂商都能生产，但是价格比第一种情况稍贵，不会贵太多。

线宽线距最小控制到3.5/3.5mil，过孔选择8mil（0.2mm），这时候有部分PCB生产厂商生产不了，价格会更贵一点。

线宽线距最小控制到2/2mil，过孔选择4mil（0.1mm，此时一般是HDI盲埋孔设计，需要打激光过孔），这时候大部分PCB生产厂商生产不了，价格是最贵的。

这里的线宽线距设置规则的时候指线到孔、线到线、线到焊盘、线到过孔、孔到盘等元素之间的大小。

 3设置规则考虑设计文件中的设计瓶颈处。

如有1mm的BGA芯片，管脚深度较浅的，两行管脚之间只需要走一根信号线，可设置6/6mil，管脚深度较深，两行管脚之间需要走2根信号线，则设置为4/4mil；有0.65mm的BGA芯片，一般设置为4/4mil；有0.5mm的BGA芯片，一般线宽线距最小须设置为3.5/3.5mil；有0.4mm的BGA芯片，一般需要做HDI设计。

一般对于设计瓶颈处，可设置区域规则（设置方法见文章尾部［AD软件设置ROOM，ALLEGRO软件设置区域规则］），局部线宽线距设置小点，PCB其他地方规则设置大一些，以便生产，提高生产出来PCB合格率。

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)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)。

高速PCB设计的传输线及其特性阻抗一. 什么是传输线我们经常会用到传输线这一术语，可是讲到其具体定义时，很多工程师都是欲言又止，似懂非懂……我们知道，传输线用于将信号从一端传输到另一端，下图说明了所有传输线的一般特征所以，可以这样理解：传输线由两条一定长度导线组成，一条是信号传播路径，另一条是信号返回路径。

1. 分析传输线，一定要联系返回路径，单根的导体并不能成为传输线2.和电阻，电容，电感一样，传输线也是一种理想的电路元件，但是其特性却大不相同，用于仿真效果较好，但电路概念却比较复杂3.传输线有两个非常重要的特征：特性阻抗和时延二. 传输线分类经常用到的双绞线，同轴电缆都是传输线对于PCB来说，常有微带线和带状线两种微带线通常指PCB外层的走线，并且只有一个参考平面带状线是指介于两个参考平面之间的内层走线下图为微带线和带状线示意图及其阻抗计算公式，可以从这个公式中看出，阻抗和那些因素有关，但是实际工程应用中，都是用一些专业软件进行阻抗计算，比如Polar三. 传输线阻抗先来澄清几个概念，经常会看到阻抗，特性阻抗，瞬时阻抗，严格来讲，他们是有区别的，但是万变不离其宗，它们仍然是阻抗的基本定义.将传输线始端的输入阻抗简称为阻抗将信号随时遇到的及时阻抗称为瞬时阻抗如果传输线具有恒定不变的瞬时阻抗，就称之为传输线的特性阻抗特性阻抗描述了信号沿传输线传播时所受到的瞬态阻抗，这是影响传输线电路中信号完整性的一个主要因素如果没有特殊说明，一般用特性阻抗来统称传输线阻抗简单的来说，传输线阻抗可以用上面的公式来说明，但如果往深里说，我们就要分析信号在传输线中的行为，Eric Bogatin 博士在他的著作《Signal Integrity :Simplified》里面有很详细的说明，读者可以找原著来进行细究，这里只做一个简述：*以下分析收自与网络资料网际星空网站oldfriend 老师的作品*当讯号沿着一条具有同样横截面的传输线移动时，假定把1V的阶梯波(step function)加到这条传输线中(如把1V的电池连接到传输线的发送端，电压跨在发送线和回路之间)，一旦连接，这个电压阶梯波沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/ns。

需要做阻抗的信号线时应该怎样计算线宽、线距规
则？
 需要要做阻抗的信号线，应该严格按照叠层计算出来的线宽、线距来设置。

 1需要要做阻抗的信号线，应该严格按照叠层计算出来的线宽、线距来设置。

比如射频信号（常规50R控制）、重要单端50R、差分90R、差分100R 等信号线，通过叠层可计算出具体的线宽线距（下图示）。

 2设计的线宽线距应该考虑所选PCB生产工厂的生产工艺能力，如若设计时设置线宽线距超过合作的PCB生产厂商的制程能力，轻则需要添加不必要的生产成本，重则导致设计无法生产。

一般正常情况下线宽线距控制到
6/6mil，过孔选择12mil（0.3mm），基本80%以上PCB生产厂商都能生产，生产的成本最低。

线宽线距最小控制到4/4mil，过孔选择8mil（0.2mm），基本70%以上PCB生产厂商都能生产，但是价格比第一种情况稍贵，不会贵太多。

线宽线距最小控制到3.5/3.5mil，过孔选择8mil（0.2mm），这时候有部分PCB生产厂商生产不了，价格会更贵一点。

线宽线距最小控制到2/2mil，过孔选择4mil（0.1mm，此时一般是HDI盲埋孔设计，需要打激光过孔），这时候大部分PCB生产厂商生产不了，价格是最贵的。

这里的线宽线距设置规则的时候指线到孔、线到线、线到焊盘、线到过孔、孔到盘等元素之间的大小。

传输线的阻抗和传输延时编者注：本文是基于之前给同事解释的两个基本概念而写的。

文中有一个关于传输线长度与时间相关的经验公式是很多人都在使用的，但是很多工程师却经常会用错，任何场景下都觉得1ns的时间对应到PCB的长度都是6inch，显然，这并不太合理。

使用经验公式一定要慎重，如果不是非常了解，建议不要使用经验公式。

传输线是由介质和导线构成的。

在PCB上，传输线通常分为微带线和带状线。

如下图所示：为了确保良好的信号完整性，需要保证传输线上每一点的阻抗是一致的。

在传输线任何点的特性阻抗变化都会导致信号反射，这样就会造成噪声。

但是，在高速PCB中，存在着芯片封装、breakout区域、过孔、分支和其它组件寄生等因素都会导致阻抗失配。

在高速设计中，不受控制的阻抗会显著降低电压和时序裕量，以致电路恶化或者无法运行下去。

咱们能做的事情是尽量减少阻抗不连续点。

有损传输线电路模型：传输线的简单模型可以由RLC构成，如下图所示：通常，把传输线分为有损传输线和无损传输线。

显然，在PCB上存在的都是有损传输线。

有损传输线可以假定其是由无限多阶RLC构成的一个多级电路。

串联电阻表示分布电阻，单位为每单位长度的欧姆(ohm)。

串联电感表示分布环路电感，单位为每单位长度的亨 (H)。

分隔两个导体的是介电材料，由每单位长度的电导G 表示，单位为西门子(S)。

并联电容器以每单位长度的法拉(F) 为单位表示两个导体之间的分布电容。

那么，特性阻抗可以通过以下公式计算：其中：Z0是传输线的特性阻抗。

R0是传输线单位长度的串联电阻。

L0是传输线单位长度的环路电感。

G0是传输线单位长度的电导。

C0是传输线单位长度的电容。

无损传输线：无损传输线与R0和G0无关，所以其阻抗公式为：无损传输线虽然在实际的工程中不存在，但是也不能无视其存在。

无损传输线在很多场合都是非常有意义的。

传播延时：在高速电路中，我们经常用传输线延时与信号上升时间的大小来作对比，并以此来判断是否为高速信号。

传输线阻抗计算公式传输线是一种用于传输高频信号的导线或导缆，通常用于电信、无线通信、计算机网络等领域。

在传输线中，阻抗是一个重要的参数，决定了信号的传输特性和匹配性能。

本文将介绍传输线阻抗的计算公式及其相关参考内容。

传输线阻抗是指传输线上单位长度的阻抗，通常用欧姆/米（Ω/m）来表示。

计算传输线阻抗的公式有多种，常用的有以下几种：1. 电感型传输线的阻抗计算公式：Z = √(L/C)其中，Z为传输线的阻抗，L为单位长度电感，C为单位长度电容。

2. 电阻型传输线的阻抗计算公式：Z = √(R/jωC)其中，Z为传输线的阻抗，R为单位长度电阻，C为单位长度电容，ω为角频率。

3. 电感-电阻型传输线的阻抗计算公式：Z = √((R+jωL)/(G+jωC))其中，Z为传输线的阻抗，R为单位长度电阻，L为单位长度电感，G为单位长度电导，C为单位长度电容，ω为角频率。

以上是常用的传输线阻抗计算公式。

在实际计算中，还需要考虑传输线的物理尺寸、材料特性等因素。

为了更准确地计算传输线的阻抗，可以参考一些相关的手册、书籍和论文。

1. "Microwave Engineering"（作者：David M. Pozar）这本书是一本广泛应用于大学本科和研究生教学的微波工程教材。

其中包含了关于传输线阻抗计算的详细介绍和公式推导。

2. "Transmission Line Design Handbook"（作者：Brian C. Wadell）这本手册是一本关于传输线设计的权威参考书籍，包含了广泛的传输线设计问题和解决方法，其中也包括了传输线阻抗计算的相关内容。

3. "Electrical Engineering: Principles and Applications"（作者：Allan R. Hambley）这本书是一本通用的电气工程教材，包含了传输线理论和设计的基础知识，也包括了传输线阻抗计算公式的介绍。