阻抗计算跟制造培训

阻抗设计指导书

在电子电路设计中，阻抗设计是一个至关重要的环节。它直接影响着电路的性能、稳定性以及信号的完整性。本指导书将为您详细介绍阻抗设计的相关知识和方法，帮助您在电路设计中做出合理的阻抗规划。

一、阻抗的基本概念

阻抗是指电路中对电流的阻碍作用，它由电阻、电感和电容等元件的特性共同决定。在交流电路中，阻抗通常用复数形式表示，包括实部（电阻）和虚部（电感和电容的电抗）。

电阻是对电流的线性阻碍，其值由材料的电阻率、长度和横截面积决定。电感是由于电流变化产生的感应电动势而对电流变化产生阻碍，它与线圈的匝数、形状和磁芯材料有关。电容则是由于极板上的电荷积累而对电流变化产生阻碍，其值取决于极板面积、极板间距和电介质材料。

二、阻抗设计的重要性

1、 保证信号完整性

在高速数字电路中，信号在传输线上传播时，如果阻抗不匹配，会导致信号反射、失真和衰减，从而影响信号的质量和时序，可能导致误码和系统故障。 2、 提高电源稳定性

电源分配网络中的阻抗设计不当，会引起电源噪声和电压波动，影响芯片的正常工作，降低系统的稳定性和可靠性。

3、 增强电磁兼容性

合理的阻抗设计可以减少电磁辐射和电磁干扰，使电路符合电磁兼容性标准，降低对其他电子设备的影响。

三、阻抗设计的基本原则

1、 阻抗匹配

在信号传输路径中，源端阻抗、传输线阻抗和负载阻抗应尽量匹配，以减少信号反射。通常，对于高速数字信号，传输线的特征阻抗一般为 50 欧姆或 75 欧姆。

2、 控制阻抗连续性

避免阻抗的突然变化，如走线宽度的突变、过孔、拐角等，应采用渐变或平滑过渡的方式来保持阻抗的连续性。

3、 考虑频率特性

不同频率下，电感和电容的阻抗特性会发生变化，因此在设计时要考虑电路工作的频率范围，确保在整个频率范围内阻抗满足要求。

四、常见的阻抗控制方法

1、 微带线和带状线 在 PCB 设计中，微带线和带状线是常用的传输线结构。微带线是指信号线位于 PCB 表面层，而带状线是指信号线位于 PCB 内层，被上下的接地平面所包围。通过控制走线的宽度、厚度、与参考平面的距离等参数，可以实现特定的阻抗值。

SI9000各阻抗计算说明

阻抗培训1.外层单端:Coated Microstrip 1B

H1: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 1B

H1: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 1B1A

H1: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 1B1A

H1: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)

阻抗制作注意事项

- 1 - 阻抗教育训练

一， 常见阻抗的类型：

A：微调阻抗（特性阻抗）：用Zo标示。

通常指传输线相对于最近的Ground层之间的特性阻抗。

B：差动阻抗：用Zd标示。

通常指两条传输线之间的特性阻抗。

二， 阻抗孔间距：

1，一般来说,微调阻抗的孔距为100mil,差动阻抗的孔距也为100mil。如下图所示：

2，如客户原稿自带阻抗的,孔间距与上所将不同,一般依原稿。

3，在较窄的折断边加阻抗时,无法满足孔距要求时可适当减小孔距以达要求，但须知会生产部门以及MI备注。 阻抗制作注意事项

- 2 - 三， 阻抗标示：

1， 在阻抗条上标示阻抗值时，Zd表示差动阻抗的值,Zo表示微条阻抗的值。

2， 阻抗公差在标示时一定看清楚，是百分比还是数值，例如:

+/-10% 和+/-10 是有分別的。

3， 阻抗标示所绣的线宽间距一定是原稿的数值。

4， 多种阻抗时，一定注明清楚，可由箭头“ → ”标明方向，以免难辨别。

四， 阻抗设计长度：

一般阻抗总长8英寸，阻抗线长6英寸，如果不能达到，至少阻抗线做到4英寸。

五， 阻抗拐弯处设计规范：

拐弯处的设计不要设计成图1的样子，因为信号折射的次数太多，对阻抗值有影响，需设计成图2的样子，倒成斜角就会减少折射的次数，测出稳定的值。

图1 图2 阻抗制作注意事项

- 3 - 六， 阻抗护铜线：（阻抗保护同Bar）

1， 阻抗护铜线的目的：对线路起到保护作用，防止线路在生产中线细或线粗。

2， 保护铜BAR不能离线路太近，如下图1所示。保护铜BAR距线路要有30mil。也不能太远否则也不起作用。

图 1（此图铜BAR离线路太近，是错误的做法。）

3， 保护铜BAR不能太细，如下图2所示。保护铜BAR寬度至少是阻抗线路的2.5倍以上宽。

图 2

4， 保护铜BAR外层和內层都要添加。

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）。