pcb阻抗板‘特性阻抗;基础知识.pdf

深圳顺易捷科技有限公司 Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd. 阻抗板“特性阻抗”基础知识 根据传输线理论和信号的传输理论，信号不仅仅是时间变量的函数，同时还 是距离变量的函数，所以信号在连线上的每一点都有可能变化。因此定义连线的 交流阻抗，即变化的电压和变化的电流之比为传输线的特性阻抗（Characteristic impedance） 一、 特性阻抗的定义 1、 实例片段（软管送水浇花） 1．1一端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 正确洒落在目标区时，则施与受两者皆欢 1． 2 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，甚至还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 1． 3 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。过犹不及皆非所欲，唯有恰 到好处才能正中下怀皆大欢喜 Un Re gis te re d 深圳顺易捷科技有限公司 Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd. 2、 特性阻抗：当某讯号方波，在传输线组合体的讯号线中，以高准位（High Level）的正压讯号向前 推进时，则距其最近的参考层（如接地层）中，理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前 行（等于正压讯号反向的回归路径 Return Path），如此将可完成整体性的回路（Loop）系统。该“讯 号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结，即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所 共同呈现的瞬间阻抗值（Instantanious Impedance），此即所谓的“特性阻抗”。 当电路板中的金属导线采用交流电进行信号传输时，所遇到的阻力称为阻抗 二、特性阻抗的计算方法 2．1是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽（w）、线厚（t）、介质厚度（h）与介质常数（Dk）都扯 上了关系。此种传输线之一的微带线其图示与计算公式如下： Un Re gis te re d 深圳顺易捷科技有限公司 Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd. Z0：印刷导线的特性阻抗 εr：绝缘材料的介电常数 h：印刷导线与基准面之间的介质厚度 w：印刷导线的宽度 t：印刷导线的厚度 2．2 用电子软件计算阻抗值(英国 Porar 公司软件) 三、影响阻抗值的因素 3.1 铜箔厚度对 Z0 的影响 从公式可看出铜箔厚度也是影响 Z0 的一个重要因素，铜箔厚度越大，其特性阻抗就越小，但其变化范围 相对是较小的。如图 2 所示。 3.2 导线宽度对 Z0 的影响 3.2.1 由于合适选定基板材料和完成 PCB 设计之后，介质常数、介质宽度和导线宽度等三个参数基本上 相对固定下来了 3.2.2 高频信号和高速数字(逻辑)信号从驱动组件传送出来并经过 PCB 信号传输线送到接受组件处，这 就是一种信号传输过程。在这个信号传输过程中，如果 PCB 的信号传输过程中，PCB 的信号传输线之 特性阻抗值 Z 与这两个组件的“电子阻抗”完全相匹配(实际上接受组件的阻抗要大于驱动组件的阻抗 才合理)时，则所传送的信号之能量便得到了完整的传输，这种情况是理想状态。如果 PCB 的传输线 Z0 不匹配而产生变化偏差或变化偏差过大，则将会在传输信号的过程中发生反射、散失、衰减或时间 延迟等问题。严重时，甚至会引起完全“失真”而接受不到原来的真实信号。 因此，高频信号和高速数字信号要在 PCB 传输线中得到完整的传输，就必须做到在 PCB 传输线上 的任何一点处的特性阻抗值 Z0 应是均等才行，这就意味着在 PCB 传输线的任何一处的横截面积(包括 Un Re gis te re d 深圳顺易捷科技有限公司 Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd. 无缺陷而理想的)都必须是相同的。但是，在 PCB 传输线的实际生产加工中是不可能完全做到的。所 以，PCB 中传输线的控制，