為什么在 PCB 設(shè)計中控制阻抗非常重要？

PCB 設(shè)計和組件每天都變得更小、速度更快，換句話說，變得越來越復(fù)雜。 現(xiàn)在，了解關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)和路由、阻抗和電路板如何影響信號性能非常重要。

簡單互連布線和導(dǎo)體的時代已經(jīng)結(jié)束。 如今，電路速度不斷提高，GHz 范圍內(nèi)的信號非常常見。因此，布線的受控阻抗對于信號完整性和電路板性能起著重要作用。

在本文中，我們將討論以下主題：

1.1 什么是受控阻抗 (CI)？

1.2 為什么需要控制阻抗？

1.3 影響受控阻抗的因素

1.4 為什么指定電路板的電介質(zhì)而不是CI更好？

1.1 什么是受控阻抗 (CI)？

受控阻抗是由PCB布線及其相關(guān)參考平面形成的傳輸線的特征阻抗。 當高頻信號在 PCB 傳輸線上傳播時，這一點非常重要。 CI對于解決信號完整性問題非常重要，這意味著信號傳輸時不失真。

電路的阻抗取決于 PCB 的物理尺寸和介電材料。 單位為歐姆（Ω）。 需要阻抗控制的PCB傳輸線類型有單端微帶線、單端帶狀線、微帶差分對、帶狀線差分對、嵌入式微帶線和共面（單端和差分）。

1.2 為什么需要控制阻抗？

一般用于高速數(shù)字應(yīng)用（如射頻通信、電信、使用信號頻率高于100MHz的信號計算、高速信號處理和高質(zhì)量模擬視頻，如DDR、HDMI、千兆位以太網(wǎng)）的PCB ），您將需要受控阻抗，等等。

在高頻下，PCB 上的信號布線就像傳輸線，并且在信號布線路徑的每個點處都有阻抗。 如果阻抗從一點變化到另一點，就會發(fā)生信號反射，其大小取決于兩點阻抗的差異。 差異越大，反射越大。 這種反射將以與信號相反的方向傳播，這意味著反射信號將疊加在主信號上。

結(jié)果，原始信號將失真：原本要從發(fā)射器發(fā)射的信號一旦到達接收器就會發(fā)生變化。 失真可能太大，以致于信號可能無法執(zhí)行所需的功能。 因此，為了使信號傳輸不失真，PCB信號走線必須具有統(tǒng)一受控的阻抗，以盡量減少反射造成的信號失真。 這是提高 PCB 布線信號完整性的第一步。 為了更好地理解，請閱讀高速信號對 PCB 設(shè)計的影響。

PCB上的統(tǒng)一傳輸線具有確定的布線寬度和高度，并且與返回路徑導(dǎo)體（通常是與信號布線有一定距離的平面）具有統(tǒng)一的距離。

1.3 影響受控阻抗的因素

影響PCB阻抗容差的因素包括材料中樹脂含量的百分比、樹脂的Dk值和所用玻璃布的類型，以及其他物理PCB容差，例如走線頂部和底部的走線高度和寬度。 的痕跡。 當您提供 PCB 設(shè)計（銅圖案、孔圖案和最終材料厚度）時，我們將銅層層壓到單個電路板上。 我們以正確的圖案尺寸和位置制造您的 PCB，并具有一定的公差。 您必須確保制造商為您提供正確的尺寸、位置和蝕刻特征的公差。 否則，您的主板將彼此不同，從而使調(diào)試與性能相關(guān)的問題變得非常困難。

1.4 為什么指定電路板的電介質(zhì)而不是CI更好？

布線的阻抗也由板上使用的 PCB 材料決定。 材料的介電常數(shù)和基于某些參數(shù)的預(yù)期阻抗稱為受控介電常數(shù)。 如果您喜歡數(shù)學(xué)，可以使用受控介電方法來控制所需的阻抗。 一旦完成計算，就可以指定工廠中銅層之間所需的介電空間。 然后，利用正確的走線和空間來安排走線。

在這種情況下，最好使用受控阻抗板而不是受控介電板。 對于受控電介質(zhì)，您是否指定要使用的玻璃布類型？ 材料中樹脂的百分比是多少？ 如果沒有，您將無法確定制造商正在使用什么。 另外，您是否確保布線寬度在公差范圍內(nèi)？ 如果您需要使用受控介電板，那么負擔就落在您身上。 電路板組裝和電路板加工制造商解釋并了解您的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)和布線、阻抗以及電路板如何影響信號性能。