PCB线路板常用阻抗设计及叠层结构

pcb阻抗计算及计算叠层

PCB阻抗是指信号在PCB上传输时遇到的电阻、电感和电容的综合表现。阻抗值的大小和信号的传输质量密切相关。因此，在进行PCB设计时，阻抗计算是十分重要的。今天我们来看看如何计算PCB的阻抗，以及如何计算出合适的叠层。

第一步，计算PCB的标准阻抗值。这个阻抗值取决于PCB板的材料和板厚。我们可以使用PCB设计软件中的阻抗计算工具，根据板厚和材料来确定标准阻抗值。例如，FR-4材料的板厚为1.6mm时，标准阻抗值是50欧姆，如果板厚为0.8mm，那么标准阻抗值是100欧姆。

第二步，根据需要确定实际阻抗值。在PCB的布局设计阶段，需要根据实际信号的频率及其特性来确定实际的阻抗值。这个值可以是标准阻抗值的倍数，通常在10%-15%之间，要尽量保持一致性。这样做可以减少信号反射和信号衰减，提高信号传输的质量。

第三步，通过调整线宽、间距和介质厚度来达到要求的阻抗值。在调整PCB布局设计时，可以通过调整线宽、间距和介质厚度等措施来达到所需要的阻抗值。在一些特殊情况下，可以使用微带线、同轴线等技术来实现更高的阻抗要求。

在计算阻抗的基础上，还需要考虑如何计算出合适的叠层。事实上，PCB中不同层之间的阻抗也可能会有影响。在PCB设计时，需要调整叠层厚度和选用合适的介质材料来保证整个PCB阻抗的稳定性和一致性。

总之，在进行PCB设计时，按照以上步骤进行阻抗和叠层计算是十分重要和必要的。这有助于提高信号传输质量，避免信号反射和信号衰减，提高整个PCB系统的可靠性。当然，如果没有相关经验和技能，我们也可以寻求专业的PCB设计公司的帮助来完成这些工作。

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

一到八层电路板的叠层设计方式

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;

下面列出从单层板到八层板的叠层：

一、单面板和双面板的叠层

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pcb线路板的厚度乘以信号线的长度。

二、四层板的叠层

推荐叠层方式：

2.1 SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG；

2.2 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）

PCB阻抗控制设计说明

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，需要在数字边际速度高于1ns或模拟频率超过300Mhz时控制迹线阻抗。PCB 迹线的关键参数之一是其特性阻抗（即波沿信号传输线路传送时电压与电流的比值）。印制电路板上导线的特性阻抗是电路板设计的一个重要指标，特别是在高频电 路的PCB设计中，必须考虑导线的特性阻抗和器件或信号所要求的特性阻抗是否一致，是否匹配。这就涉及到两个概念：阻抗控制与阻抗匹配，本文重点讨论阻抗控制和叠层设计的问题。

阻抗控制

阻抗控制(eImpedance Controling)，线路板中的导体中会有各种信号的传递，为提高其传输速率而必须提高其频率，线路本身若因蚀刻，叠层厚度，导线宽度等不同因素，将会造成阻抗值得变化，使其信号失真。故在高速线路板上的导体，其阻抗值应控制在某一范围之内，称为“阻抗控制”。

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、一个或多个参考层和绝缘材质组成。迹线和板层构成了控制阻抗。PCB 将常常采用多层结构，并且控制阻抗也可以采用各种方式来构建。但是，无论使用什么方式，阻抗值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性决定：

 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传输线主要有两种形式：微带线（Microstrip）与带状线（Stripline）。