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#PCB线路板#设计控制#阻抗#计算（Si9000）
接线图
2023年10月06日 11:22 356
admin
在加工PCB的过程中，一些电子产品需要屏蔽一些信号，所以一些特定的pcb线路板需要做阻抗，以达到特定的效果。对于一些常用到的阻抗，不知道如何设计控制达到指定的阻抗值，这个需要结合板材参数、文件设计、阻抗匹配计算软件核算，才能达到所需的要求。
阻抗就是指在某一频率下，电子器件传输信号线中（即加工线路板中的铜线），相对某一参考层（就是所对应的屏蔽层、影射层或参考层），其高频信号或电磁波在传播的过程中受到的阻力称为特性阻抗，它实际上是电阻抗、电感抗、电容抗等的一个矢量总和。
阻抗板定义
Si9000软件
在中低端的线路板中涉及的一般少一些，主要是双面板、四层板、以及以上的层数的多层板。多层板的一般居多。阻抗一般分为6种：单端阻抗线、差分阻抗线、单端共面地阻线、差分共面地阻抗线、层间差分阻抗线、共模阻抗。
阻抗模型1
阻抗模型2
影响阻抗的因素：
1. 介电常数，常规的FR4板材TG120-130的介电常数是4.2，不同材质的介电常数会有所不同。
2. H1值（常规的tg120-130板材，双面板不同板厚的对应的H1值不一样，四层板统一为0.12mm），H1为基材的基础铜厚。1mm≈39.37mil。
不同板厚以及层数对应的H1数值
- 线宽和线距，铜线的宽度和距离大小会对阻抗值（欧姆）有影响。W2为线宽，W1和W2相差1mil，两边各0.5mil。走线W1\W2上下宽度不一致的原因是，PCB板在制造过程中是从上到下来腐蚀的，因此腐蚀出来的线呈梯形。线路越细，阻抗值就越大；线路越粗，阻抗值就越小。
差分阻抗：线宽和线距
线路示意图
- 铜箔厚度。1oz=1.4mil，2oz=2.8mil，铜厚的数值对阻抗也是有一定影响。
双面板铜厚
多层板铜厚
- 板子上的油墨厚度，因绿油厚度对阻抗影响较小，C1=0.6mil，C2、C3=0.5mil。
油墨厚度示意图
下面我们来看下2个比较常用的阻抗设计的，单端阻抗和差分阻抗计算，由于多层板内层的阻抗要求比较苛刻，暂时不做分析。
单端阻抗分析案例：首先我们看客户的阻抗要求，提供的资料是一个四层板，板厚是1.0mm，外层铜厚默认的1oz（内层铜厚默认0.5oz，也有内外各1oz，这个不影响阻抗核算），油墨颜色以及表面处理工艺不影响，可忽略。
客户阻抗要求
阻抗线的线宽和间距
根据客户的要求，四层板的H1值都一样，为0.12mm，铜厚1oz则T=1.4mil，客户需要做单端阻抗的阻抗线宽W1为8mil，W2为7mil，阻抗线到大铜皮（地）间距D1大约为15.4mil（实际此单端共面阻抗的间距不是很重要，对阻抗数值的影响不大）。以上可以知道的条件，就可以在SI900找到此对应的单端共面阻抗模型核算阻抗。此文件下面一段阻抗线，由于和地（大铜皮）有一段是没有的，留空比较多。此方式对阻抗数值的影响其实很小，可以忽略。下面可以看图：
外层单端
单端共面阻抗
以上2个模型核算都是50欧姆，对于下面一段地比较宽，会不会影响阻抗数值呢，请看下面的图，实际可以忽略不计。单端共面的D1数值输入几个不同的，可以对比下阻抗计算的数值的差别。D1输入20mil，阻抗是49.73欧姆；D1输入为40mil，阻抗是49.86欧姆，其他的请看下图对比。
差分阻抗案例分析：同理我们先看客户提供的资料和阻抗线路，客户有2对差分线需要做阻抗90欧姆。我们先看客户发的图，提供的看着有些乱，应该是pads格式的原始资料截图过来，客户自己转成了其他格式，输出的是GB资料，打开gb资料然后对应图片的线路查找。
看gb资料，是四层板，铜厚要求也是1oz，然后测量线宽，线距这些要求。再打开si9000找到共面差分阻抗模型。线宽W1=5.3mil，W2=4.3mil,差分线间距S1=6.9mil。
S1=6.9MIL
W1=5.3MIL
我们找到差分共面阻抗计算，输入数据，根据客户的原始资料，推出阻抗为105.32欧姆，和客户需求的90欧姆有一定的差距。
客户资料数据阻抗计算
要想达到客户需求的90欧姆阻抗，可以使用模型进行反推，可以调整线宽和间距这些数据，如果w1线宽5.3mil改为6mil，阻抗为99.98欧姆；改为7mil，阻抗为93.35欧姆；改为7.5mil，阻抗为90.39欧姆，此方式只是改变线宽，间距不变的前提。
6mil线宽，间距不变
7mil阻抗，线宽 不变
7.5mil线宽，间距不变
同时你也可以几个变量都相应的调整，只要达到指定的阻抗值即可，但是要考虑到板厂加工的方便，因为线宽和间距比较小的时候，加工线路会麻烦。常规建议大于5mil以上。线路一般在蚀刻会有误差范围，做生产资料的工程一般会对阻抗线进行加大补偿，客户不必考虑此方式，只需按设计自己需要的阻抗对应的线宽和间距这些。根据这些方式计算阻抗，可以根据调整的数据来方便布线，是否有足够的地方划线，或者是调整。
以上是基于2种比较常见使用的阻抗，可以根据自己的产品需求，来指定相应的设计，让自己的产品更加完善！
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