PCB科技 - 高速PCB設計的特性阻抗

在裡面 高速PCB 設計, 我們經常對高速訊號線進行特性阻抗控制，以優化訊號質量. 特性阻抗是多少?

1、輸電線路原理

在介紹特性阻抗之前，回顧“信號完整性視頻”中介紹的傳輸線的基本原理。 下圖左側是低頻電路的帶集總參數的RLGC模型，右側是高頻電路的帶分佈參數的RLGC模型。

求解傳輸線演算方程對您來說很容易，我不會在這裡介紹它。 該方程的結果是可以得到PCB傳輸線的衰减常數、特性阻抗、相移常數等。 具體含義在“信號完整性視頻”中詳細描述。 這裡我們主要介紹PCB特性阻抗的應用。 以下是通過求解方程獲得的特性阻抗公式，但它不是很有用，因為您無法知道與組織長度對應的R、L、G和C。

2、特性阻抗失配的影響

傳輸線的特性阻抗是指當高速訊號在PCB線上傳輸時，對應於線路上每個點的阻抗。 我們希望傳輸線的特性阻抗不會突然變化，因為傳輸線的突然變化將導致訊號反射，從而影響訊號質量。

3、特性阻抗的選擇

PCB的特性阻抗由負載端的匹配電阻ZL决定, 取決於各種介面的規格. 特性阻抗誤差主要受 PCB板 工廠流程, 一般控制在5%-10%之間. 以下是常見的介面PCB阻抗控制.

USB差分電纜90Î）

PCIE差分線路100Î）

射頻單端傳輸線50Î）

普通單端輸電線路50Î）

4、PCB特性阻抗設計

現時，PCB製造商通常使用polar si9000軟件來計算特性阻抗。 以單端訊號線為例。 有四個設定參數：介電常數、介電厚度、線寬和銅箔厚度。

介電常數Er1：板材的介電常數，FR4板材通常為4.2-4.5。

中厚H1：板材或PP的厚度。

線寬W1/W2:PCB佈線的線寬。

銅箔厚度：根據實際情況，有0.5/1/2盎司等。

從上面50Ω單端訊號線的計算中，大家應該清楚地知道為什麼很難對2層板的訊號線進行50Ω阻抗匹配？

5、特性阻抗是否正常？

通過以上原理介紹和軟件操作，基本可以輕鬆設計出具有特性阻抗匹配的PCB。

但請回顧“PCIE 3”的示例.0類比視頻“, 評估傳輸連結的關鍵名額主要是S11和S21. 特性阻抗匹配僅保證S11. 用於長途, GHZ以上PCB佈線, S21的影響更為重要. 囙此，在確保特性阻抗的同時, 讓S21也滿足要求, 來證明你的 PCB設計 可以.