如何為(wèi)您的電(diàn)路板计算PCB阻抗控制

2020-04-05

 如何為(wèi)您的電(diàn)路板计算PCB阻抗控制

科(kē)學(xué)和数學(xué)的确基于精度，或為(wèi)项目，动作和事件分(fēn)配准确的可(kě)测量值的能(néng)力。即便如此，有(yǒu)些因素仍然存在，在分(fēn)析，设计和构建物(wù)理(lǐ)系统时必须加以解决。犹豫不确定性原理(lǐ)是贯穿于大多(duō)数科(kē)學(xué)，数學(xué)和工程工作的一个常见原理(lǐ)，该原理(lǐ)指出对象（包括亚原子粒子）的位置和速度不能(néng)同时测量。而且我们仍在尝试最终确定π的精确解。

使用(yòng)史密斯圆图计算PCB阻抗控制

在设计PCBA时，特别是在高速電(diàn)路板设计中，确定很(hěn)好阻抗值非常重要，因為(wèi)它可(kě)以控制走線(xiàn)参数定义和電(diàn)路板材料选择。然而，明确地确定或计算電(diàn)路板上的阻抗提出了重大挑战。当设计师主要使用(yòng)史密斯圆图并且现在一直如此时，情况就是如此。然而，電(diàn)路板阻抗控制的重要性要求我们采用(yòng)可(kě)靠的方法，并能(néng)产生可(kě)接受的结果。因此，让我们看一些可(kě)用(yòng)的选项，看看我们是否可(kě)以磨练一种既准确又(yòu)实用(yòng)的PCB阻抗控制计算方法。

PCB阻抗计算方法

PCB设计中的信号传播基本上是传输線(xiàn)设计，对吗？那么，為(wèi)什么这项任務(wù)如此艰巨呢(ne)？这个问题的答(dá)案直接说明了挑战。如今，電(diàn)路板已经变得复杂，小(xiǎo)型和多(duō)功能(néng)。这意味着您经常面临多(duō)种信号类型（例如，数字，RF和DC）和長(cháng)度和方向变化的不同类型的走線(xiàn)（例如，微带線(xiàn)和带状線(xiàn)）。此外，还有(yǒu)一些挑战需要克服，例如蠕变和间隙，板边缘，脚印垫布局以及走線(xiàn)宽度和间距距离。其他(tā)问题是匹配输入和输出连接阻抗，更不用(yòng)说会影响阻抗（例如介電(diàn)常数）的材料特性。

显然，管理(lǐ)所有(yǒu)这些電(diàn)路板参数会很(hěn)快变得很(hěn)麻烦。更不用(yòng)说，其目标是很(hěn)大化信号完整性，消除反射并将噪声或EMI降至最低。即使面对这些艰巨的挑战，PCB阻抗控制也是需要确定方法的重要参数。為(wèi)了简化计算，几乎必须进行假设，因為(wèi)全面的封闭式解决方案过于复杂。再加上每种设计的独特性，意味着计算電(diàn)路板阻抗控制的可(kě)能(néng)性几乎是不竭的，对于不同的方法，您的结果可(kě)能(néng)会有(yǒu)所不同。但是，通常采用(yòng)以下方法。

阻抗计算方法

早在计算机和PCB设计软件问世之前就已经存在。它用(yòng)于以图形方式确定源阻抗和负载阻抗之间的反射系数关系。然后可(kě)以使用(yòng)一系列数學(xué)操作来得出線(xiàn)或迹線(xiàn)的阻抗值。

计算机模拟

如今，更先进的PCB设计软件包包括控制阻抗计算功能(néng)。这样做的好处是您可(kě)以使用(yòng)其他(tā)设计参数，并且可(kě)以对其进行自动修改以执行各种模拟，从中可(kě)以选择很(hěn)好的制造设计。缺点是这种功能(néng)可(kě)能(néng)导致设计软件非常昂贵。

在線(xiàn)计算器

在線(xiàn)计算器比具有(yǒu)PCB阻抗控制仿真功能(néng)的设计包更常见，您可(kě)以在其中找到受控阻抗或给定所需阻抗的走線(xiàn)参数。尽管不如模拟程序那么全面，但这些程序可(kě)能(néng)会使您陷入困境，合同制造商(shāng)（CM）可(kě)能(néng)只需要进行少量调整即可(kě)制造。这些计算器大多(duō)数

上面列出的每种方法均可(kě)用(yòng)于确定设计的PCB阻抗控制。无论您是否选择这些特定方法之一，在您的设计工具箱中也包括一个简单而可(kě)靠的方法可(kě)能(néng)是一个好主意。

一种计算PCB阻抗控制的快速实用(yòng)方法

為(wèi)了充分(fēn)利用(yòng)阻抗控制，应该在電(diàn)路板布局的早期而不是在结束时进行阻抗控制。这样，您可(kě)以在完成布線(xiàn)之前将对表面元素之间的间距以及堆叠参数（例如電(diàn)介质高度）的影响纳入其中。通过执行以下步骤，您将快速获得合理(lǐ)准确的受控阻抗值。

PCB阻抗控制计算流程

1.计算走線(xiàn)的上升时间。

2.计算传输影响成為(wèi)问题之前的很(hěn)大走線(xiàn)長(cháng)度。

3.根据走線(xiàn)类型和几何形状计算走線(xiàn)的特征阻抗。

一个简单的微带示例：

注意： H，W和T是根据设计的走線(xiàn)标准PCB布局定义的。这包括電(diàn)流水平要求，间距限制和表面可(kě)用(yòng)性。

这些计算应针对将携带极高频率信号的轨迹进行，以确定控制阻抗。然后，该阻抗可(kě)用(yòng)于计算其他(tā)路径的跟踪参数。

无论采用(yòng)哪种确定PCB阻抗控制的技术，建议您与CM一起使用(yòng)，因為(wèi)DFM规则和准则以及材料的可(kě)用(yòng)性会影响電(diàn)路板的制造。

如果需要有(yǒu)关為(wèi)高速设计计算PCB阻抗控制的更多(duō)信息，请与我们联系。