阻抗设计与制作知识

阻抗设计与制作知识

提纲:

· 1.阻抗定义及阻抗匹配理解

· 2.阻抗常见类型

· 3.阻抗适用的范围

一、阻抗控制的介绍

1.1 阻抗定义:

在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在介质内传播的过程中所受的阻力，称之为阻抗；其必须控制在一额定范围内,方可保证信号在传输过程中不失真（信号无法接受/串信号，信号接收不稳定….）。（阻抗是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和）。

1.2 什么叫阻抗匹配：如果把电压比作速度、把电流比作力量：比如两个人，工钱一样，一个干瘦，力量不大，但跑路速度快；另一个是胖子，虽然动作较慢，但有力量。如果你让瘦子跑腿去送信、让胖子搬运货物，这活就安排对了，这叫阻抗匹配；如果你让胖子跑腿去送信、让瘦子干体力活，虽然也能做，但谁都干不好，这叫不匹配。

瘦子速度快力量小，相当于电压高电流小，适合高阻抗的工作；胖子速度慢力量大，相当于电压低电流大，适合低阻抗的工作。虽然他们的工钱（功率）都一样，但只有工作（阻抗）匹配了，才能让他们发挥的最好。

1.3 阻抗匹配三要素：

上图总结：当信号在PCB上传输时，PCB板的特性阻抗必须与头尾元件的电子阻抗相匹配，一但阻抗值超出公差，所传出的信号能量将出现反射、散射、衰减或延误等现象，从而导致信号不完整，信号失真。

二、阻抗常见类型

1.单端阻抗(single ended Impedance):

定义：当两导体与其地层绝缘后，彼此形成的阻抗

通常指传输线相对于最近的GND层之间的特性阻抗,调节的方式通常以调整线宽W和介质层厚度H为主;

2.差分阻抗(Differential Impedance):

定义：两导线间的量测阻抗

通常指两条传输线之间的特性阻抗,调节的方式通常以调整线宽W与间距S和介质层厚度H为主;

3.共面阻抗(Coplanar Impedance)

定义：将两导线连接在一起时，导线对接地层之间的阻抗关系

三、阻抗适用范围

1.以终端产品工作频率,及必须阻抗匹配的观点来看,须做特性阻抗控制的电路板可粗分为两类:高频类(射频R.F.)与高速类(逻辑频率L.F.)

1.1.高速逻辑类：（ＰＣ类）

此类传输线在质量要求上要比传统导线严格很多。不再仅仅要求OPEN/SHORT测试过关,或是缺口与毛头未超过线宽的'20%',就能'允收'的事。必须要求所测到的'特性阻抗'值,也应控制在公差之内才能出货,否则只有报废根本无法'重工'挽救。因此'特性阻抗控制'已成为'高速逻辑线路板'类的重点品保项目（主机板，卡板等）

1.2.高频通信类：

所谓高频或'射频'级的电子产品,是指与无线电之电磁波有关,以模拟正弦波传播的产品,如雷达、电视、广播、手机、微波等。

2.阻抗匹配

元件本身会显出其特性阻抗，故在使用中要求PCB线路特性阻抗毫无选择地必须与之逻辑系列的特性阻抗相匹配。

如果PCB导线的阻抗与装置特性阻抗不匹配，信号线上将出现许多不良反射，而装置本身无法解决,从而导致高速数字系统中计算时间增长或随机错误增高。阻抗值和阻抗公差由线路设计工程师和PCB设计者指定，但是，它需要PCB制造商遵照设计者的标准并核实成品板是否符合标准。