阻抗计算说明
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如何计算阻抗范文阻抗是指电路对交流电的阻碍程度,它包括电阻和电抗两个部分。
电阻是电流通过电路时消耗的能量,电抗是电路对电流变化速率的反应。
阻抗的计算涉及到不同类型的电路,包括纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路,以及复杂电路中的组合。
1.纯电阻电路:纯电阻电路只存在电阻,没有电感和电容。
在这种情况下,阻抗等于电阻的值。
计算阻抗的公式为:Z=R其中,Z为总阻抗,R为电阻值。
2.纯电感电路:纯电感电路只存在电感,没有电阻和电容。
在这种情况下,阻抗等于感抗,计算阻抗的公式为:Z=jωL其中,Z为总阻抗,j为虚数单位,ω为角频率,L为电感值。
3.纯电容电路:纯电容电路只存在电容,没有电阻和电感。
在这种情况下,阻抗等于容抗,计算阻抗的公式为:Z=-j/ωC其中,Z为总阻抗,j为虚数单位,ω为角频率,C为电容值。
4.复杂电路中的组合:对于复杂电路,包含多个电阻、电感和电容元件时,可以使用复杂电阻的计算方法。
复杂电阻由串联和并联电路中的电阻、电感和电容元件计算得到。
-串联复杂阻抗:在串联电路中,各个元件的阻抗相加。
例如,一个电路中有一个电阻R1,一个电感L1和一个电容C1,那么总阻抗为:Z=R1+jωL1-j/ωC1-并联复杂阻抗:在并联电路中,各个元件的阻抗求倒数后相加取倒数。
例如,一个电路中有一个电阻R1,一个电感L1和一个电容C1,那么总阻抗为:Z=1/(1/R1+jωL1+j/ωC1)要计算总阻抗,需要知道电路中的元件值,频率,以及元件的连接方式(串联或并联)。
根据不同电路类型的计算公式,可以进行总阻抗的计算。
阻抗幅值的计算范文阻抗是指电流和电压之间的相对关系,通常用于描述电路或电子元件对电流的阻碍程度。
阻抗幅值是指阻抗的大小,它是一个复数,包括实部和虚部。
在计算阻抗幅值时,需要先了解阻抗的定义和计算方法。
阻抗的定义是电压与电流之间的比例关系,它通常由欧姆定律表示:V=I*Z其中,V代表电压,I代表电流,Z代表阻抗。
阻抗的复数形式可以由欧姆定律推导得到:V=I*Z=I*(R+jX)其中,R代表阻抗的实部,又称为电阻,X代表阻抗的虚部,又称为电抗。
R和X都是实数。
Z, = sqrt(R^2 + X^2)在计算阻抗幅值时,通常需要根据具体电路的特点来确定阻抗的数值。
以下是几种常见电路的阻抗幅值计算方法。
1.纯电阻电路(直流电路)在纯电阻电路中,只有电阻,没有电感或电容。
阻抗幅值即为电阻的阻值,即:Z,=R2.纯电感电路在纯电感电路中,只有电感,没有电阻或电容。
阻抗幅值由电感的大小和频率决定,具体计算公式如下:Z,=2πfL其中,f代表电路中的频率,L代表电感的大小。
3.纯电容电路在纯电容电路中,只有电容,没有电阻或电感。
阻抗幅值由电容的大小和频率决定,具体计算公式如下:Z,=1/(2πfC)其中,f代表电路中的频率,C代表电容的大小。
4.电阻和电感并联电路在电阻和电感并联的电路中,阻抗幅值由电阻和电抗之和得到的。
具体计算公式如下:Z,= sqrt(R^2 + (2πfL)^2)5.电阻和电容串联电路在电阻和电容串联的电路中,阻抗幅值由电阻和电抗之差得到的。
具体计算公式如下:Z,= sqrt(R^2 + (1/(2πfC))^2)除了以上几种常见电路,实际电路中通常含有多个电阻、电容和电感元件。
这时,可以将电路分解为串联和并联的简单电路,然后逐个计算它们的阻抗幅值,最后求得整个电路的阻抗幅值。
总结起来,计算阻抗幅值的关键是根据具体电路的特点确定阻抗的实部和虚部,然后利用勾股定理求得阻抗幅值。
不同类型的电路有不同的计算公式,通过这些公式可以计算出阻抗幅值,从而了解电路或电子元件对电流的阻碍程度。
传输线阻抗计算
传输线阻抗的计算可以使用两种方法:几何法和电磁法。
1. 几何法:
传输线的几何形状和尺寸可以决定传输线的阻抗。
常见的几何形状有平行板、同轴线和微带线。
不同形状的传输线采用不同的计算方法。
2. 电磁法:
利用电磁理论可以计算传输线的阻抗。
电磁法主要是基于电磁场分布和传输线参数来计算阻抗。
对于平行板传输线,阻抗的计算公式为:
Z = (138 / sqr(εr)) * (h / w)
其中,Z为阻抗,εr为介电常数,h为平行板间距,w为平行板宽度。
对于同轴线传输线,阻抗的计算公式为:
Z = ln(D/d) / 2π√(εr)
其中,Z为阻抗,D为外导体直径,d为内导体直径,εr为同轴线介质的相对介电常数。
对于微带线传输线,阻抗的计算公式为:
Z = 87 / sqr(εr + 1.41) * (w / h + 1.41)
其中,Z为阻抗,εr为微带线介质的相对介电常数,w为微带
线宽度,h为微带线高度。
需要注意的是,以上计算公式只适用于理想传输线,在实际情况中还需要考虑多种因素,如蔓延模式和边缘效应等,可以使用电磁场仿真软件进行更精确的计算。
阻抗模型讲解及阻抗计算阻抗计算(以一个八层板为例)下面以如图1所示的八层板为例来介绍下相关阻抗的计算方法图11.微带线阻抗计算(1)表层(Top/Bot层)参考第二层,单端阻抗选用CoatedMicrostrip1B模型,单端50欧姆阻抗计算方法如图2所示,最后得到表层50欧姆单端线宽为6mil。
图2表层(Top/Bot层)单端阻抗计算(2)表层差分阻抗选用Edge-CoupledCoated Microstrip1B模型,差分100欧姆阻抗计算如图3所示,最后得到的表层100欧姆差分线宽线距为4.7/8mil。
图3表层(Top/Bot层)差分阻抗计算(3)表层(Top/Bot层)射频信号50欧姆阻抗的计算:因为射频信号要有足够宽的线宽,在阻抗不变的情况下,加大线宽就必须增加阻抗线到参考层的距离,所以50欧姆射频信号要做隔层参考也就是参考第三层,阻抗模型选用CoatedMicrostrip2B阻抗计算方法如图4所示,最后得到表层50欧姆射频信号的线宽为15.7mil。
图4表层50欧姆射频信号阻抗计算(4)微带线阻抗计算参数说明:1.H1是表层到参考层的介质厚度,不包括参考层的铜厚;2.C1,C2,C3是绿油的厚度,一般绿油厚度在0.5mil~1mil左右,所以保持默认就好,其厚度对阻抗的影响不是很大;3.T1的厚度一般为表层基铜铜厚加电镀的厚度,1.8mil为0.5OZ(基铜厚度)+Plating的结果;4.一般W1是板上走线的宽度,由于加工后的线为梯形,所以W2<w1,一般当铜厚为1mil以上时,w1-w2=1mil,当铜厚为0.5mil时w1-w2=0.5mil。
<p="">2.带状线阻抗计算(1)带状线(Art03和Art06层)内层单端阻抗选用Offeset Stripline1B1A模型,50欧姆阻抗计算方法如图5所示,计算出来的内层50欧姆单端线宽为5mil。
线路阻抗的计算公式
线路阻抗是指电线路对电磁波的阻力,通常用复数表示。
计算线路阻抗的公式如下:
Z = R + jX
其中,Z表示线路阻抗,R表示线路的电阻,X表示线路的电抗。
电阻是指电流在导体内流动时所遇到的阻力,电抗是指电流在电场中流动时所遇到的阻力。
对于电感电阻串联的电路,电路的阻抗公式为:
Z = R + jωL
其中,ω表示角频率,L表示电感。
对于电容电阻并联的电路,电路的阻抗公式为:
Z = R/(1+jωRC)
其中,C表示电容。
在实际应用中,需要根据具体的电路参数来计算线路阻抗。
计算好线路阻抗可以帮助我们更好地了解电路的特性,从而更好地设计和优化电路。
- 1 -。
阻抗计算:1.介电常数E rE r(介电常数)就目前而言通常情况下选用的材料为F R-4,该种材料的E r 特性为随着加载频率的不同而变化,一般情况下E r的分水岭默认为1GH Z(高频)。
目前材料厂商能够承诺的指标<(1M H z),根据我们实际加工的经验,在使用频率为1G H Z以下的其E r认为4.2左右。
—的使用频率其仍有下降的空间。
故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。
我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。
●(全部为1G H z状态下)●●2. 介质层厚度HH(介质层厚度)该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话,则该部分的设计应力求准确,FR-4的H的组成是由各种半固化片组合而成的(包括内层芯板),一般情况下常用的半固化片为:●1080 厚度0.075MM、●7628 厚度0.175MM、●2116厚度 0.105MM。
3.线宽W对于W1、W2的说明:5.铜箔厚度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1 OZ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。
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,大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。
注意:在用阻抗计算软件进行阻抗控制时,外层的铜厚没有0.5 OZ的值。
走线厚度T与该层的铜厚有对应关系,具体如下:铜厚(Base copper thk) COPPER THICKNESS(T)For inner layer For outer layerH OZ(Half 0.5 OZ) MIL MIL1 OZ2 OZ铜箔厚度(um)铜箔厚度(mil)铜箔厚度(OZ)18um0.5 OZ35um 1 OZOz 本来是重量的单位Oz(盎司ang si )=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0.13mm厚度的Core(铜箔的厚度35/35um)的厚度分布:层分布厚度(mm/mil)表层铜箔0.035mm/中间PP(FR4) 0.06mm/0.21mm厚度的Core(铜箔的厚度35/35um)的厚度分布:规格(原始厚度)有7628(0.185mm/),2116(0.105mm/),1080(0.075mm/3mil),3313(0.095mm/4mil ),实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右(即),7628()6.厂家提供的PCB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:(1)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。
每相负载阻抗计算公式
Z=R+i【ωL–1/(ωC)】
说明:负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物,复合后统称“阻抗”,写成数学公式即是:阻抗Z=R+i【ωL–1/(ωC)】。
其中R为电阻,ωL为感抗,1/(ωC)为容抗。
(1)如果(ωL–1/ωC)>0,称为“感性负载”;
(2)反之,如果(ωL–1/ωC)<0称为“容性负载”。
扩展资料:
在直流电和交流电中,电阻对两种电流都有阻碍作用;作为常见元器件,除了电阻还有电容和电感,这两者对交流电和直流电的作用就不像电阻那样都有阻碍作用了。
电容是“隔直通交”,就是对直流电有隔断作用,就是直流不能通过。
而交流电可以通过,而且随着电容值的增大或者交流电的增大,电容对交流电的阻碍作用越小,这种阻碍作用可以理解为“电阻”,但是不等同于电阻,这是一种电抗,电抗和电阻单位一样,合称“阻抗”。
当然,准确地说,“阻抗”应该有三个部分。
除了这两个,就是“感抗”。
感抗就是电感对电流的阻碍作用,和电容不同,电感对直流电无阻碍作用(如果严谨的研究的话,在通电达到饱和之前的那个短暂的几毫秒的暂态内,也是有阻碍的)对交流有阻碍作用,感抗的单位和容抗以及电阻的单位都一样是欧姆。
管道阻抗s的计算公式
Z= R+i( ωL–1/(ωC))
说明:负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物,复合后统称“阻抗”,写成数学公式即是:阻抗Z= R+i(ωL–1/(ωC))。
其中R为电阻,ωL 为感抗,1/(ωC)为容抗。
(1)如果(ωL–1/ωC) > 0,称为“感性负载”;
(2)反之,如果(ωL–1/ωC) < 0称为“容性负载”。
扩展资料:
在直流电和交流电中,电阻对两种电流都有阻碍作用;作为常见元器件,除了电阻还有电容和电感,这两者对交流电和直流电的作用就不像电阻那样都有阻碍作用了。
电容是“隔直通交”,就是对直流电有隔断作用,就是直流不能通过。
而交流电可以通过,而且随着电容值的增大或者交流电的增大,电容对交流电的阻碍作用越小,这种阻碍作用可以理解为“电阻”,但是不等同于电阻,这是一种电抗,电抗和电阻单位一样,合称“阻抗”。
当然,准确的说,“阻抗”应该有三个部分。
除了这两个,就是“感抗”。
感抗就是电感对电流的阻碍作用,和电容不同,电感对直流电无阻碍作用(如果严谨的研究的话,在通电达到饱和之前的那个短暂的几毫秒的暂态内,也是有阻碍的)对交流有阻碍作用,感抗的单位和容抗以及电阻的单位都一样是欧姆。
交流电路中阻抗的加减乘除运算法则1. 导言交流电路中阻抗的加减乘除运算法则是电气工程中非常重要的基础知识之一。
了解这些法则不仅可以帮助我们更好地分析和设计电路,还能够为我们理解许多电气工程中的复杂问题提供便利。
在本文中,我将会全面探讨交流电路中阻抗的加减乘除运算法则,并根据这些法则为您提供一些实际的案例分析,帮助您更深入地理解这一主题。
2. 阻抗的概念在我们开始探讨阻抗的加减乘除运算法则之前,首先需要了解什么是阻抗。
阻抗是交流电路中的一个重要概念,它是描述电路对交流电压和电流的阻碍程度的物理量。
在交流电路中,阻抗通常用复数来表示,其实部分表示电路的阻力,虚部分表示电路的反应性。
阻抗的单位是欧姆(Ω)。
3. 阻抗的加法法则在交流电路中,多个阻抗并联时,它们的总阻抗可以通过简单地将它们相加来计算。
假设有两个阻抗Z1和Z2,它们的总阻抗Z可以表示为Z = Z1 + Z2。
如果有更多的阻抗需要并联,只需要将它们逐一相加即可。
4. 阻抗的减法法则与阻抗的加法法则类似,当交流电路中的阻抗串联时,它们的总阻抗可以通过简单地将它们相减来计算。
假设有两个阻抗Z1和Z2,它们的总阻抗Z可以表示为Z = Z1 - Z2。
同样地,如果有更多的阻抗需要串联,只需要将它们逐一相减即可。
5. 阻抗的乘法法则在交流电路中,当多个阻抗串联时,它们的总阻抗可以通过将它们相乘来计算。
假设有两个阻抗Z1和Z2,它们的总阻抗Z可以表示为Z = Z1 × Z2。
同样地,如果有更多的阻抗需要串联,只需要将它们逐一相乘即可。
6. 阻抗的除法法则当交流电路中的阻抗需要并联时,它们的总阻抗可以通过将它们相除来计算。
假设有两个阻抗Z1和Z2,它们的总阻抗Z可以表示为Z = Z1 / Z2。
同样地,如果有更多的阻抗需要并联,只需要将它们逐一相除即可。
7. 实际案例分析为了更好地说明阻抗的加减乘除运算法则,我将通过一个实际的案例来进行分析。
假设我们需要计算一个由电阻R和电感L串联而成的交流电路的总阻抗。
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)。