PCB線路板阻抗計算公式

PCB線路板阻抗計算公

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-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOnelPCB線路板阻抗計算公式現(xiàn)在關(guān)于PCB線路板的阻抗計算方式有很多種，相關(guān)的軟件也能夠直接幫您計算阻抗值，今天通過polarsi9000來和大家說明下阻抗是怎么計算的。在阻抗計算說明之前讓我們先了解一下阻抗的由來和意義：傳輸線阻抗是從電報方程推導(dǎo)出來（具體可以查詢微波理論）如下圖，其為平行雙導(dǎo)線的分布參數(shù)等效電路：■ 曲——八血L■di從此圖可以推導(dǎo)出電報方程取傳輸線上的電壓電流的正弦形式心璀）=isv

￡一（g+>cyu無耗線下r=0,g=0得注意，此特性阻抗和波阻抗的概念上的差異（具體查看平面波的波阻抗定義）ZjC特性阻抗與波阻抗之間關(guān)系可從 ,此關(guān)系式推出.Ok,理解特性阻抗理論上是怎么回事情，看看實際上的意義，當(dāng)電壓電流在傳輸線傳播的時候，如果特性阻抗不一致所求出的電報方程的解不一致，就造成所謂的反射現(xiàn)象等等.在信號完整性領(lǐng)域里，比如反射，串?dāng)_，電源平面切割等問題都可以歸類為阻抗不連續(xù)問題,因此匹配的重要性在此展現(xiàn)出來.疊層（stackup）的定義我們來看如下一種stackup,主板常用的8層板（4層power/ground以及4層走線層,sggssggs，分別定義為L1,L2-L8）因此要計算的阻抗為L1,L4,L5,L8

下面熟悉下在疊層里面的一些基本概念，和廠家打交道經(jīng)常會使用的Oz的概念Oz本來是重量的單位Oz（盎司）=g（克）在疊層里面是這么定義的，在一平方英尺的面積上鋪一盎司的銅的厚度為1Oz,對應(yīng)的單位如下CopperPlatingOz/審1/41/212340&0.71.42.S4,25.6介電常數(shù)（DK）的概念 電容器極板間有電介質(zhì)存在時的電容量Cx與同樣形狀和尺寸的真空電容量Co之比為介電常數(shù)： e=Cx/Co=e'-e"?Prepreg/Core的概念 pp是種介質(zhì)材料，由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂組成,core其實也是pp類型介質(zhì)，只不過他兩面都覆有銅箔，而pp沒有.傳輸線特性阻抗的計算首先，我們來看下傳輸線的基本類型，在計算阻抗的時候通常有如下類型:微帶線和帶狀線，對于他們的區(qū)分，最簡單的理解是，微帶線只有1個參考地,而帶狀線有2個參考地，如下圖所示對照上面常用的8層主板，只有top和bottom走線層才是微帶線類型，其他的走線層都是帶狀線類型在計算傳輸線特性阻抗的時候，主板阻抗要求基本上是:單線阻抗要求55或者60Ohm，差分線阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根據(jù)板厚要求來分層得到各厚度高度.在此假設(shè)板厚為,也就是63mil左右,單端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm，我們假設(shè)以如下的疊層來走線。TOP 1.2OZ(Outerlayer+Plating)Prepreq-4milL2 1azCORF。碩L3 J 1OZfSIGNAIJPrepreg15MilL4 1OZfVCC)CORE005"L5 1QZ(SIGNAL)Prepreg15MilL6 — 1OZ(SIGNAL)CORE.005"L7 1OZ(GMD)Prepreg4m：lBOTTOM I2UZfuuterlay^r+Hating)先來計算微帶線的特性阻抗，由于top層和bottom層對稱，只需要計算top層阻抗就好的，采用polarsi6000，對應(yīng)的計算圖形如下：在計算的時候注意的是：你所需要的是通過走線阻抗要求來計算出線寬W（目標(biāo)）各廠家的制程能力不一致，因此計算方法不一樣,需要和廠家進(jìn)行確認(rèn)表層采用coatedmicrostrip計算的原因是，廠家會有覆綠漆，因而沒用surfacemicrostrip計算，但是也有廠家采用surfacemicrostrip來計算的，它是經(jīng)過校準(zhǔn)的w1和w2不一樣的原因在于pcb板制造過程中是從上到下而腐蝕,因此腐蝕出來有梯形的感覺（當(dāng)然不完全是）在此沒計算出精確的60Ohm阻抗，原因是實際制程的時候廠家會稍微改變參數(shù)，沒必要那么精確，在1,2ohm范圍之內(nèi)我是覺得沒問題h/t參數(shù)對應(yīng)你可以參照疊層來看再計算出L5的特性阻抗如下圖

記得當(dāng)初有各版本對于stripline還有symmetricalstripline的計算圖,實際上的差異從字面來理解就是symmetricalstripline其實是offsetstripline的特例H1=H2在計算差分阻抗的時候和上面計算類似,除所需要的通過走線阻抗要求來計算出線寬的目標(biāo)除線寬還有線距，在此不列出選用的圖是在計算差分阻抗注意的是:在滿足DDR2clock85Ohm~1394110Ohm差分阻抗的同時又滿足其單端阻抗,因此我通常選擇的是先滿足差分阻抗(很多是電流模式取電壓的)再考慮單端阻抗(通常板廠是不考慮的，實際做很多板子，問題確實不算大，看樣子差分線還是走線同層同via同間距要求一定要符合)特性阻抗公式(含微帶線，帶狀線的計算公式)微帶線(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+]}ln[+T)]其中，W為線寬，T為走線的銅皮厚度，H為走線到參考平面的距離，Er是PCB板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectricconstant)o此公式必須