PCB阻抗匹配总结

浅谈PCB的阻抗控制随着电路设计日趋复杂和高速，如何保证各种信号（特别是高速信号）完整性，也就是保证信号质量，成为难题。

此时，需要借助传输线理论进行分析，控制信号线的特征阻抗匹配成为关键，不严格的阻抗控制，将引发相当大的信号反射和信号失真，导致设计失败。

常见的信号，如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等，均需要进行阻抗控制。

阻抗控制最终需要通过PCB设计实现，对PCB板工艺也提出更高要求，经过与PCB厂的沟通，并结合EDA软件的使用，我对这个问题有了一些粗浅的认识，愿和大家分享。

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，通过与上海嘉捷通电路板厂技术支持的沟通，得到该厂的一些参数数据：表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。

阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。

对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。

这种匹配条件称为共扼匹配。

阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。

要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。

改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。

如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。

重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。

调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。

最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。

对于普通的宽频放大器，输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。

阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。

pcb阻抗匹配总结
PCB阻抗匹配总结。

在PCB设计中，阻抗匹配是一个非常重要的概念。

阻抗匹配是指在电路中确保信号传输的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配，以最大限度地减少信号的反射和损耗。

在PCB设计中，阻抗匹配通常是为了确保高速信号的稳定传输，以及减少信号串扰和电磁干扰。

为了实现阻抗匹配，设计师通常需要考虑以下几个方面：
1. PCB材料的选择，PCB的材料会直接影响信号的传输速度和阻抗。

选择合适的PCB材料可以帮助设计师实现所需的阻抗匹配。

2. 线宽和间距，在PCB设计中，线宽和间距对于阻抗匹配至关重要。

设计师需要根据所需的阻抗值来确定线宽和间距的大小，以确保信号传输的稳定性。

3. 差分信号的阻抗匹配，在差分信号传输中，确保差分对的阻抗匹配也是非常重要的。

设计师需要特别关注差分对的布线和阻抗匹配，以减少信号的串扰和失真。

4. 地线的设计，良好的地线设计可以帮助减少信号的回流和电
磁干扰，从而提高阻抗匹配的稳定性。

总之，PCB阻抗匹配在高速电路设计中扮演着非常重要的角色。

设计师需要综合考虑材料选择、线宽和间距、差分信号和地线设计
等因素，来确保信号传输的稳定性和可靠性。

只有在阻抗匹配得当
的情况下，才能有效地减少信号的反射和损耗，从而提高电路的性
能和可靠性。

高速PCB设计中的阻抗匹配1、阻抗匹配阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这说明全部能量都被负载吸收了。

反之则在传输中有能量损失。

在高速PCB设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。

PCB走线什么时候需要做阻抗匹配？不主要看频率，而关键是看信号的边沿陡峭程度，即信号的上升/下降时间，一般认为假如信号的上升/下降时间〔按10%〜90%计〕小于6倍导线延时，就是高速信号，必需留意阻抗匹配的问题。

导线延时一般取值为150ps/inch。

特征阻抗信号沿传输线传播过程当中，假如传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。

由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来2、表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。

特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。

特征阻抗与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质〔介电常数〕、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关，与走线长度无关。

特征阻抗可以使用软件计算。

高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆，这是个大约的数字。

一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线〔差分〕为100欧姆。

常见阻抗匹配的方式1、串联终端匹配在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。

匹配电阻选择原则：匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和等于传输线的特3、征阻抗。

常见的CMOS和TTL驱动器，其输出阻抗会随信号的电平大小改变而改变。

因此，对TTL或CMOS电路来说，不行能有十分正确的匹配电阻，只能折中考虑。

链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配，全部的负载必需接到传输线的末端。

串联匹配是最常用的终端匹配方法。

一、阻抗匹配概念定义 :1、指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式;阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。

2、阻抗匹配(Impedance matching是微波电子学里的一部分,主要用于负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。

我们以下例(软管送水浇花来感性认识一下阻抗匹配的功用A 、一端于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 . 如下图所示:B 、然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源。

也有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 (阻抗太高 ;如下图所示:C 、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。

(阻抗太低 ,如下图所示; 唯有拿捏恰到好处才能符合实际需求的距离。

(阻抗匹配二、 PCB 走线的阻抗匹配与阻抗控制(1定义阻抗匹配是电路学里的重要议题,也是射频微波电路的重点。

一般的传输线都是一端接电源, 另一端接负载, 此负载可能是天线或任何具有等效阻抗 ZL 的电路。

传输线阻抗和负载阻抗达到匹配的定义, 简单说就是:Z0=ZL。

在阻抗匹配的环境中, 负载端是不会反射电波的, 换句话说, 电磁能量完全被负载吸收。

因为传输线的主要功能就是传输能量和传送电子讯号或数字数据, 一个阻抗匹配的负载和电路网络,将可确保传输到最终负载的电磁能量值能达到最大量。

(2 PCB 走线作阻抗控制的原因1:针对目前高频高速的要求,及对信号失真状况越来越高的要求,在设计 PCB 时方波信号在多层板讯号线中,其特性阻抗值必须要和电子元件的内置电子阻抗相匹配,才能保证信号的完整的传输。

2:当特性阻抗值超出公差时,所传讯号的能量将出现反射、散失、衰减或延误等劣化现象,严重时会出现错误讯号。

探析高速PCB设计中不同频率电路的阻抗匹配及途径摘要：在能量传输过程中，最常见是阻抗匹配。

进行数据传输的线路阻抗需要在数值上与负载阻抗基本一致，由此在传输过程中阻止反射作用的发生，此时主要由负载吸收产生的一切能量。

否则，预示着能量在传输中发生了损失。

高速PCB 设计工作中，信号的质量好坏直接与阻抗匹配相关。

本文以高速 PCB 设计中存在的阻抗匹配问题为研究对象，通过分析高速 PCB 阻抗的产生原理，分别介绍了高频电路、低频电路中阻抗匹配的原则，论述了阻抗匹配常采用的串联或者并联电阻的手段。

最后，以具体实例分析了高频电路中阻抗匹配时选用串联或者并联匹配需要注意的适用原则，即串联匹配要靠近源端，而并联匹配则需要靠近负载。

关键词：高速PCB；阻抗匹配；频率一、阻抗匹配产生首先，选择直流电压源中负载方面的内容。

任意电压器件内部都会存在内阻因素，所以在实际工作中常把电压源看作为一个理想的电压源串联一个电阻r的组合样式。

电压源的负载电阻定为R，电动势定义为U，电源的内阻定义为r，在此基础上就可以运算获得电阻R上通过的电流值，即I=U/（R+r）。

当电源的负载电阻R值变小时，其输出电流变大。

负载R上的电压可以表示为UO=IR=U[1+（R/ r）]。

可以得出，如果负载电阻R变大，那么其输出电压值UO就会变高。

那么，电阻R上消耗的功率为：对于已经给定的信号源，其内阻r是固定的，其负载电阻R可以根据需要自行选择。

（R-r）（R-r）/R中，如果R=r，（R-r）（R-r）/R能够获得最小值0，此时负载电阻R获得的最大输出功率为Pmax=UU/（4r）。

换句话说，在数值上，如果负载电阻和信号源内阻基本一致，那么在此负载上可以得到最大的输出功率。

上述结论在低频电路与高频电路中一样可以应用。

二、不同频率电路中的阻抗匹配2.1低频电路中的阻抗匹配处于低频电路时，通常不会对传输线互相匹配问题考虑过多，一般只权衡负载和信号源间的实际情况。

PCB设计中的层叠阻抗匹配技术PCB设计中的层叠阻抗匹配技术是一种在多层PCB中实现信号传输时需考虑的重要技术。

在高频信号传输中，为了确保信号在PCB中能够稳定传输且不受干扰，需要进行阻抗匹配以保证信号的传输质量。

层叠PCB通常由内层和外层构成，不同层之间通过介质层隔离。

在设计过程中，我们需要考虑每一层的阻抗匹配，以确保信号在传输过程中不会出现反射、损耗等问题。

层叠阻抗匹配技术主要包括以下几个方面：1. 层间阻抗匹配：在层叠PCB中，内层和外层之间的阻抗匹配是非常关键的。

通过调整不同层之间的介质厚度和介电常数，可以实现目标阻抗值的匹配。

同时，还需要考虑不同层之间的引线长度，以避免信号传输过程中的干扰。

2. 差分信号阻抗匹配：差分信号在高速传输中具有较好的抗干扰性能，但在设计过程中需要确保差分信号对的阻抗匹配。

通过调整差分线的宽度、间距等参数，可以实现差分信号对的阻抗匹配，提高信号传输的质量。

3. 端口阻抗匹配：在PCB设计中，信号源和负载的阻抗匹配也是非常重要的。

通过设计匹配网络或使用阻抗变换器等方法，可以实现信号源和负载的阻抗匹配，减小信号反射和损耗。

在实际的PCB设计中，可采用仿真软件进行阻抗匹配的设计和分析。

通过仿真模拟不同参数的调整，可以找到最佳的阻抗匹配方案，提高PCB设计的成功率。

总的来说，PCB设计中的层叠阻抗匹配技术是实现高速信号传输和抗干扰的关键技术之一。

设计人员需要充分了解不同阻抗匹配技术的原理和方法，灵活运用在实际的项目中，以确保PCB设计的性能和稳定性。

通过不断的实践和优化，可以提高PCB设计的质量和效率，满足不同应用场景的需求。

PCB堆栈设计中的阻抗匹配技术在PCB（Printed Circuit Board）堆栈设计中，阻抗匹配技术是非常重要的一环。

阻抗匹配指的是将信号线的特征阻抗与传输线上的特性阻抗匹配，以确保信号的有效传输和减少信号反射。

正确的阻抗匹配可以提高信号的传输速率和可靠性，降低噪声，减少串扰，提高整体系统的性能。

首先，要了解信号线的特性阻抗和传输线的特性阻抗。

在PCB设计中，信号线通常采用微带线或者同轴电缆，这两种传输线的特性阻抗是通过线宽、线距和介质常数等参数决定的。

而信号线的特性阻抗是为了匹配传输线的特性阻抗而设计的，通常通过控制线宽、线距和堆叠层厚度等参数来实现。

其次，在PCB堆栈设计中，需要考虑不同信号线之间的阻抗匹配。

在设计多层PCB时，不同信号线可能会通过相同的地层或者电源层，这样就会造成信号线之间的相互影响。

为了避免信号互相干扰或者交叉耦合，需要在PCB堆栈设计中合理安排信号线的走线路径和堆叠层顺序，以减小信号线之间的串扰影响。

此外，还需要考虑器件的布局和连接方式对阻抗匹配的影响。

在PCB设计中，布局合理的器件可以减少信号线的走线长度，降低信号传输过程中的损耗和信号衰减，有助于提高信号的稳定性和传输速率。

同时，正确选择连接方式（如差分传输线、屏蔽传输线等）也可以提升系统的抗干扰能力和抗串扰能力，改善系统的整体性能。

总的来说，在PCB堆栈设计中，阻抗匹配技术是至关重要的一环。

通过合理设计信号线的特性阻抗、匹配传输线的特性阻抗、考虑信号线之间的阻抗匹配、注意器件布局和连接方式等方面，可以有效提升整个系统的性能和可靠性，确保信号的正常传输和稳定工作。

通过不断学习和实践，工程师们可以不断提升自己的阻抗匹配技术水平，为PCB设计和电子系统的性能优化贡献自己的力量。

理解电路中的阻抗与阻抗匹配电路中的阻抗及阻抗匹配电路设计中，一个重要的概念是阻抗。

阻抗是电磁场理论发展中产生的重要概念之一。

在电路中，电流通过导体或电感器时会受到电阻力的影响。

不同于电阻，阻抗包含电感和电容等因素，更加综合和复杂。

在电路中，保证电阻、电容、电感的正确匹配能够使电路的性能更稳定、更具可靠性。

阻抗的定义电路阻抗是一个比电阻更综合、更复杂的一个物理概念，它是用来描述导体内的当前相对于该相位变化的电压的综合难度。

阻抗是一个向量，包括幅度和相位。

即，阻抗（Z）= 阻抗大小（|Z|）+ 阻抗角度（θ）。

阻抗大小是该电路的阻抗对电压响应的幅度，阻抗角度是电路阻抗对电压响应的相位差。

电路阻抗包括电感和电容两部分，因此其表现形式也十分复杂。

电感通过阻滞电流来限制电流的变化，而电容则是通过存储电荷的方式来限制电流变化。

依据阻抗状态，电路的匹配状态可以有很多选择，包括正常匹配、高反射、低反射等状态。

阻抗的分析在电路设计和分析中，了解电路的阻抗状态是十分重要的。

阻抗分析可以使用史密斯图和反射系数两种方法。

史密斯图是一种用于电路匹配和电路分析的图形和数学工具。

通过史密斯图，可以分析电路中反射的大小和相位差，以确定匹配状态。

反射系数是电路中反射能量的测量，其范围从0到1。

如果反射系数为1，表示完全不匹配，电路将会发生反射，并导致阻抗峰值出现偏差。

如果反射系数为0，则表示电路匹配完美。

阻抗匹配为了保证电路的性能稳定和可靠，阻抗匹配是关键。

阻抗匹配可以分为低阻抗匹配和高阻抗匹配两种方法。

低阻抗匹配的方法包括串联电感和并联电容。

串联电感的作用是阻止高频信号通过，而并联电容则是阻止低频信号通过。

因此，在低阻抗匹配中，通过改变电感和电容的值，可以有效地调控电路的性能。

高阻抗匹配的方法包括串联电容和并联电感。

补偿电容和电感可以用来弥补信号传输线中电阻和电信号的延迟，因此在高阻抗匹配中更常用。

在进行阻抗匹配时，需要了解信源和负载的阻抗，以确保在匹配时不会产生反射和电压峰值偏差。

印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍一：特性阻抗原理：传输线的定义，在国际标准IPC-2141 3.4.4说明其原则“当 信号在导线中传输时，若该导线长度大到信号波长的1/7，则该导线应被视做传输线。

如当某电磁波信号以时钟频率为900MHZ （GSM手机传输频率）在导线中传播时，则如果线路的长度大于：1/7波长=1C/7F=4.76CM 时，该线路就被定义为传输线。

众所周知，直流电路中电流传输时遇到的阻力叫电阻，交流电路中电流遇到的阻力叫阻抗而高频（》400MHZ ）电路中传输信号所遇到的阻力叫特性阻抗，在高频情况下，印制板上的传输信号铜导线可以被视为由一串等效电阻及一并连电感所组合而成的传导线路，而此等效电阻在高频分析时小到可以忽略不记，因此我们在对一个印制板的信号传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布之串联电感及并联电容的效应，我们可以得到以下公式；Z0=R+√L/C √≈√L/C （ Z0为特性阻抗值）关于特性阻抗，有以下几原则：1、 在数字信号在板子上传输时，印制板线路的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配，如果不匹配的话，所传送的信号能量将出现反射，散失，衰减，或延误，等现象，从而产生杂信，2、 由于电子元件的电子阻抗越高时，其传输速率才越快，因而电路板的特性阻抗值也要随之提高，才能与之匹配，3、射频通信用的PCB ，除强调 Z0外，有时更加强调板材本身具有低的 Er （介质常数）值及低的Df （介质损耗因子）值。

高频信号在介质中的传输速度为C/ Er,可知：Er 越小，传输速度越快，这也是为何高频要用低介质常数的高频材料。

Df 影响着信号在介质传输过程中的失真，Df 越小，失真越小。

二：特性阻抗的常见形式和计算方法：在线路板的设计中，传输信号最常见的有4种单线布线和2种差分布线方式方式：以上四种单线传输信号布线方式的阻抗计算公式见下；（差分略）1、 微带线：Z 。

=87ln 「5.98H/（0.8W+T ）」Er+1.412、 埋入式微带线Z 。

pcb厂做阻抗匹配的原理
PCB厂进行阻抗匹配的原理是为了保证信号在传输中的稳定性和可靠性。

当信号在PCB上传输时，会遇到电磁波的反射、传播延时、衰减等影响，这
些影响会导致信号的失真和衰减，从而影响系统的性能。

在高速信号传输中，阻抗匹配对于信号传输的稳定性和可靠性至关重要。

阻抗不匹配会导致信号的反射和干扰，从而降低信号质量和传输距离。

阻抗匹配通常涉及到电源、信号线、传输线等的设计，需要根据信号频率、传输距离、信号速度等因素进行综合考虑和优化设计。

常见的阻抗匹配方法包括添加电容、电感、阻值等元件来调整电路的阻抗，以达到匹配要求。

通过对PCB电路板上信号传输线路的阻抗精确控制，可以避免信号反射、
提高信号传输速率和减少电磁干扰。

PCB阻抗匹配总结网名：chinawei97qq: 1219658831做硬件工程师好几年，有最初的不做阻抗，到后面认为做阻抗是PCB厂家的事情，导致设计的pcb交给pcb厂家后重新修改修改布线，影响项目进度，下面把总结写在后面，以面再犯同样的错误。

做4层板，正片工艺，这样就对做半孔工艺带来加工不方便，半孔工艺会带来价格的增加，单价增加0.05元/cm21.6mm厚度的4层PCB板加工，建议做阻抗设计的时候按照1.5mm厚度进行设计，剩下0.1mm厚度留给工厂作为其他工艺要求用（后制诚厚度，绿油、丝印等）。

（1）满足我们TOP层及BOTTOM层5mil线宽单端阻抗控制为55ohm，见附图一；（2）满足差分线阻抗为100ohm，见附图二附图二一般是通过调整层与层之间的填充（如FR-4）的厚度来满足整个板厚及阻抗控制（单端阻抗与填充厚度及导线宽度有关）的要求。

0.5OZ的铜相当于1.2mil ，1OZ的铜相当于1.9mil 。

4层板来说，第一、第二层的厚度和第三、第四层的厚度相同，这样平衡对称有利用PCB板加工和使用，放置翘板。

采用了外层1.7mil 内层1.4mil 的填充工艺。

采用外层1OZ,内存0.5OZ 的工艺。

附图一中H1为第一层、第二层的间距为3MIL 这样第三层、第四层也为3MIL; 整板厚度为1.6mm，取1.5mm 等于 60mil 。

叠层设计的厚度为：1.7＋1.7＋1.4＋1.4＋3＋3＋47.8,大致设计以后可以参考candece下面的计算，见附图三。

具体阻抗要求还是以工厂为准。

附图三差分阻抗比单端阻抗还要多一个影响参数间距，和要设置Coupling Type 对线的类型，参考附图二的trace separation 中S1 参数为 6.5mil ，allegro 计算如附图四。

附图四总结：线径越窄、电源/地越远、隔离层的阶电常数越低，特征阻抗就越大。

（1） 在相条件下，在同一个层面，阻抗值（单端、差分）和线宽成反比；（2） 在相条件下，在同一个层面，差分阻抗值和间距成正比；（3） 在相条件下，阻抗和板厚成反比；（4） allergro 计算阻抗相对于Polar Si8000 这样的专业软件还是误差比较大，由于PCB的各个厂家工艺水平的不一样，计算出来的阻抗值有一定误差。