阻抗培训教材PPT课件.ppt
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1、Meadville Confidential可编辑可编辑特性阻抗控制介绍培训Characteristic Impedance ControlMeadville Confidential2可编辑可编辑内内 容容一、什么是特性阻抗二、特性阻抗种类三、影响特性阻抗主要因素四、特性阻抗计算软件五、阻抗条&Polar介绍Meadville Confidential3可编辑可编辑什么是特性阻抗什么是特性阻抗磁场原理磁场原理Meadville Confidential4可编辑可编辑特性阻抗:特性阻抗:高频讯号或电磁波在电子机器讯号传输线传输时所受到阻力,即为特性阻抗,它是指电阻、电感和电容三者对交流电流的共
2、同阻碍作用的大小。其符号为Zo,简称阻抗,英文为Characteristic Impedance。阻抗控制:阻抗控制:指客户对板件的特性阻抗控制有要求,并且按照阻抗计算公式计算后必须采取措施控制PCB板上的阻抗位于一定的范围(公差)以内,并控制同一个网格上的阻抗是一个常数。什么是特性阻抗什么是特性阻抗特性阻抗特性阻抗Meadville Confidential5可编辑可编辑 减少或杜绝高频信号传输过程信号的损失;避免传输信号线之间的杂讯干扰。当信号在当信号在PCB导线中传输导线中传输时,若导线的长度不小于信号波长的时,若导线的长度不小于信号波长的1/7时,此时的导时,此时的导线便成为信号传输线
3、线便成为信号传输线。对于信号传输线,若线路特性阻抗控制不当,信号(或能量)会反射(或部分反射)回来,使得信号无法传送或受到干扰。因此,为保持传输信号的完整、可靠、精确、无干扰、无噪音,需要高精度控制特性阻抗。阻抗控制要求愈趋严格,公司竞争愈趋激烈。当前阻抗控制公差在10%,甚至5%以内,难度相当高。什么是特性阻抗什么是特性阻抗信号传输线定义信号传输线定义Meadville Confidential6可编辑可编辑目前在做阻抗板的ICS中,内容最多大部分停留在阻抗确认中,且大多的工程反馈中均体现“满足阻抗要求”而进行线宽,线距的调整。布线和PCB工厂之间良好的沟通,才能很好的即满足信号传输完成性要
4、求,又有利于PCB工厂品质的稳定.什么是特性阻抗什么是特性阻抗布线布线Vs生产生产Meadville Confidential7可编辑可编辑阻抗类型:阻抗类型:从四种阻抗类型来看,按其控制难度从难到易依次为:内层双线差动 外层双线差动 外层覆阻焊单线阻抗 内层单线阻抗。在计算加工难度最大的内层双线阻抗传输线的 时候通常有如下类型:微带线和带状线,对于他们的区分,最简单的理解是,微带线只有1个参考层,而带状线有2个参考层。阻抗分类阻抗分类Meadville Confidential8可编辑可编辑阻抗模型阻抗模型-IMeadville Confidential9可编辑可编辑阻抗模型阻抗模型IIMe
5、adville Confidential10可编辑可编辑 例一:微带线 微带线在实际中广泛采用,其外层为控制阻抗的信号线面,它和与之相邻的基准面之间用绝缘材料隔开。式中:Z0-导线的特性阻抗r-绝缘材料的介电常数h-导线与基准面之间的介质厚度w-导线的宽度t-导线的厚度 其计算公式:其计算公式:影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素Meadville Confidential11可编辑可编辑 例二:带状线 带状线是指镶嵌在两个交流地层间的薄细导线,与微带线比较,每层电路与地层的电子耦合更近,电流间的串扰会更低。式中:Z0-导线的特性阻抗r-绝缘材料的介电常数h-导线与基准面之间的介质厚度w-
6、导线的宽度 t-导线的厚度 其计算公式:其计算公式:影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素Meadville Confidential12可编辑可编辑 从上述公式及图示可以看出,影响特性阻抗的主要因素有:众多研究表面:特性阻抗还受阻焊油墨厚度影响,各因素与阻抗的关系图如下:介质厚度介质厚度阻阻抗抗导线厚度导线厚度阻阻抗抗导线宽度导线宽度阻阻抗抗油墨厚度油墨厚度阻阻抗抗介电常数介电常数阻阻抗抗影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素总论总论介电常数、介质厚度、导线宽度、导线厚度等。Meadville Confidential13可编辑可编辑 根据阻抗的结构图及各相关因素的公式可计算出各因素的贡
7、献度:设计前需要选好电路板选用的基板材料、覆铜板材(铜箔厚度)、介质层伙伴固化片的材料(介电常数)、油墨等。介电常数介电常数油墨厚度油墨厚度介质厚度介质厚度导线宽度导线宽度导线厚度导线厚度贡献率大小贡献率大小贡献率大小贡献率大小影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素Meadville Confidential14可编辑可编辑材料的介电常数是材料在一定频率为(如1MHz)下测量确定的。不同生产厂家生产的同种材料由于其树脂含量不同而不同。例一:环氧玻璃布的介电常数与频率变化关系如下:图中横坐标为对数刻度,即频率变化范围为0.110000 MHz 介电常数是随着频率的增加而减小影响特性阻抗主要因素
8、影响特性阻抗主要因素介电常数:-参考参考参考参考Meadville Confidential15可编辑可编辑 例二:不同P片介电常数随树脂含量和工作频率变化列表::-参考参考参考参考B片种类 不同工作频率的介电常数 1MHz 1GHz 7628 4.52 4.16 7628H(50%)4.42 4.04 7628(41%)4.60 4.23 2116 4.38 4.00 2116H(56%)4.30 3.90 1080 4.15 3.70 1500 4.50 4.14 106 4.02 3.54 影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素Meadville Confidential16可编辑可编
9、辑 不同结构介电常数计算原理不同结构介电常数计算原理 混合材料混合材料:-:-参考参考参考参考 对于目前使用的各种材料,不论是FR-4还是其他的特殊材料,都是由两种以上的材料混合而成的。而各种材料的相对介电常数不同,对于混合材料,各组份的电性能不能单独体现,其介电常数计算通常按照其体积比加权处理。表面微带线:r=(1V1+2V2+.+nVn)/(V1+.+Vn)(其中1、V1为某种组分材料的介电常数及其体积)影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素-介电常数介电常数Meadville Confidential17可编辑可编辑 混压材料混压材料:-参考参考参考参考 混压材料各组分会保留各自的电性
10、能,此时的总体相对介电常数不可以根据各自的体积比进行计算。层间微带线及差分线:r=(1T2+2T1)/(T1+T2)表面微带线及差分线:r=(T1+T2)12/(2T1+1T2)(其中1、T1为某种组分材料的介电常数及其厚度)影响特性阻抗主要因素影响特性阻抗主要因素Meadville Confidential18可编辑可编辑阻抗类型内层铜厚 蚀刻后绿油前(与设计值比较)绿油后(与绿油前比较)外层覆阻焊单线阻抗-平均大5.90 降低3.6-6.4 内层单线阻抗 1.38mil1.26mil平均大4.20平均大3.70不变外层覆阻焊双线差动-平均大14.6 降低5-14 内层双线差动 1.38mi
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