什么是控制阻抗及其测量方式？

2021-01-25

控制阻抗最常见的例子之一是将天线连接到电视的电缆。该电缆可以是由圆形的内部导体组成的同轴电缆，该内部导体与外部圆柱形导体分开，通常通过绝缘子将其称为屏蔽。导体和绝缘子的尺寸以及绝缘子的电气特性都经过仔细控制，以确定其电场的形状，强度和相互作用，这将决定电缆的电阻抗。

类似地，为了实现受控阻抗，在印刷电路板上使用了许多不同的走线配置。

了解受控阻抗

受控阻抗板使用平面层作为屏蔽层，使用层压板作为绝缘体，导体使用走线。板上走线的阻抗取决于其尺寸和所用材料。

必须非常仔细地设计参数，然后在制造过程中复制这些参数，以确保符合规格。

阻抗以欧姆为单位，但不要与电阻相混淆。电阻是直流特性；阻抗是包括信号频率的交流电特性。对于那些连接到需要两，三百MHz或更高频率的组件的走线，信号频率至关重要。

显然，电线，电缆和走线的主要目的是将信号功率从一个小工具传递到另一种小工具，并且在阻抗匹配时会传递最大信号功率。回到电视，天线具有自然的特性阻抗。要将最大信号功率从天线传输到电缆，需要电缆阻抗与天线阻抗匹配。此外，电视阻抗必须与电缆阻抗匹配。如果您有匹配的系统；天线到电缆以及电缆到电视，则最佳信号从天线传递到电缆，再传递到电视。如果不是，则不会发生最大的信号传输。然后，只有一部分信号功率从发送设备传输到接收设备，无论是导线，同轴电缆还是走线。

将天线连接到电视的阻抗不正确的电缆将仅导致天线收集的一部分电视信号从天线进入电缆。有些会反射回天线以重新辐射。电视将无法获得最佳信号，并且图像质量可能会受到影响。一些信号也将反射回电缆中，从而导致电视的可用信号损失更多。然后，在某个点，已通过电缆移回到天线的反射信号将再次遇到阻抗差异，并且将发生信号的另一部分反射。

该反射信号最终比原始信号晚第二次到达电视，从而使电视显示同一图片的多个副本：原始信号和延迟的反射信号，就像回声一样。如果信号已经通过一系列电路板和电线将传感器信息传递到汽车的燃油喷射系统，则该数据的一部分可能会来回反弹几次，从而导致汽车停止平稳行驶。

完全相同的因素适用于通过印刷电路板上的走线进行信号传输。载有高频信号的走线必须设计成与驱动器和接收器设备的阻抗匹配。走线越长，或者涉及的频率越大，则越需要控制走线阻抗。电路板制造商通过改变走线或层压板的尺寸或横截面积以及间距来控制阻抗。

一旦电路板上装有元件，就很难评估无与伦比的阻抗问题。组件可以具有一定的公差范围；一批可以容忍阻抗不匹配，而另一批则不能容忍。部件的特性可能随温度变化，并且组件的工作温度变化可能会带来问题。在这种情况下，更换组件似乎可以解决问题，导致该组件成为可疑的原因而不是跟踪。当真正的问题是走线阻抗不匹配时，可能会导致组件和组装的额外成本。PCB设计人员必须指定走线阻抗和容差，并且电路板制造商必须满足这些规范。

随着电子电路的运行速度的提高，对印刷电路板具有受控阻抗的需求也因此增加，因此，大多数电路板制造商都在生产它们。

跟踪阻抗计算器

阻抗取决于许多参数，包括但不限于走线宽度，走线厚度和层压板厚度。计算阻抗时，电介质厚度，Dk，走线宽度，铜重量以及任何特殊参数都应考虑在内。然后可以调整走线宽度，以获得所需的阻抗。

通过测试程序确定木板的可接受性。但是，通常不是在实际的板上进行测试，而是在同一时间在同一面板上制造的一个或多个测试样板上进行测试。之所以使用优惠券，是因为受控的阻抗走线并不总是易于访问以进行测试，也不符合长度要求，并且没有分支走线或焊盘可以进行测试。

典型的测试样板是与产品板具有完全相同的层和走线结构的板。优惠券走线的宽度和宽度与电路板上的受控阻抗走线相同，并具有相同的孔径代码（D代码）和平面。

通常在生产面板的每一端都可以找到受控的阻抗试样，以帮助确保试样代表整个面板。测试2个试样将验证到高置信度水平，即面板上的迹线宽度，迹线厚度，层压板高度等没有变化。许多电路板制造商使用测试样板的尺寸来检查其过程所产生的产品整体质量。这样的测试可以非常精确地衡量生产的一致性，而无需牺牲板的微观截面。

走线阻抗计算器通常使用网络分析仪，实验室时域反射仪（TDR）或采用TDR技术测量阻抗的受控阻抗测试系统。

网络分析仪和实验室TDR是高度复杂和复杂的实验室仪器，通常需要由熟练的工程师小心操作。使用TDR测量技术的专门为在印刷电路板上测量受控阻抗而设计的受控阻抗测试系统是业界最常用的设备。

TDR通过受控的阻抗电缆和匹配的阻抗探头将非常快的电阶跃信号施加到试样。每当阻抗值发生变化时，部分信号功率就会反射回TDR，并由仪器进行测量。

将TDR看作是雷达或声纳站，在声纳情况下，它会通过空中或水中广播信号。当该信号撞击物体时，它会反射回信号发射站，并在屏幕上和/或在音频上转换为“斑点”。发射脉冲与接收反射信号之间的时间延迟与到物体的距离成正比，并可以指示其方向，速度等。TDR沿迹线传输其信号，当遇到异常时，该信号的一部分会反射回仪器。反射信号的大小与不连续性的值有关。迹线横截面积的变化，到其平面或返回路径的距离或到其他焊盘和迹线的接近度都将引起阻抗的变化并引起反射。根据数据，可以绘制阻抗及其变化曲线。届时，信息将由电路板制造商进行评估。

如果它在电路板设计者确定的公差范围内，则可接受电路板。不符合规格可能会导致进一步加工和/或评估用于制造面板的材料和设备。最好在内部而不是作为外部服务进行TDR测试。这允许进行过程中测试以及更好的控制和制造速度。湾区电路在我们的内部实验室中对受控阻抗进行了所有TDR测试。