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PCB电路板PCB阻抗计算.docx

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文档介绍:PCB电路板PCB阻抗
计算


阻抗线计算
一.传输线类型
1最通用的传输线类型为微带线(microstrip)和带状线(stripline)
微带线(microstrip):指在PCB外层的线和只有一个参考平面的线,有非嵌有考虑到阻焊对阻抗的影响,实际上阻焊对阻抗大概有1ohm左右的影响。
走在表层,次表层挖空,参考地是第3层
选用模型,根据叠层结构知道,实际上是表层微带线,非嵌入,选用如下模型
图8
输入参数
注意H1和H2的值,H2的值实际上应该是第1、2层之间的介质厚度再加上2层的铜厚。
模型结果(图9)
注意;由于我们在模拟过程中没有考虑到阻焊对阻抗的影响,实际上阻焊对阻抗的影响在
2~3左右,可以将结果算大一点,便于厂家调整。
走在第4层,参考地是第3、5层

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①选用模型,根据叠层结构知道,是带状线,可以选用图3来做模型
②输入参数
注意,根据模型实际上,H1的厚度是芯板的厚度,H2是第4、5层间介质厚度加第4层
铜厚
③模型结果(图10)
对于电路板的高频阻抗控制,对于许多客户而言应不陌生,但就特性阻抗是如何设计而来?或者特性阻抗在线路设计时有何限制?甚至高频特性阻抗传输线又应设计多长才能达到最好的传输匹配环境?等多方面的问题尚不甚明了。
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今就电子学的领域出发解译影响高频特性阻抗品质'谐振(resonance)"。所谓的谐振意指可发生于任一
物理系统中,只要该系统具有相对形式之贮能零件。当贮存于这些零件中之能量作相互交换时,就不需再自能源取得额外之能量,而将有谐振存在。
我们都知道当驾驶一前轮不平衡之车辆时,在某些特定速率下,不平衡的轮子之振动率等于前端悬吊者之自然谐振频率,则存在在一系统中之弹簧及质量中之能量可彼此互作交换导致一大的振动及方向盘之移动,这些情形司机常见到之。
在此文中,我们将讨论在电路中之谐振特性及一些应用。电路中之谐振,要求电抗量必须能互相抵销。在一
串联RLC电路中,此需电抗性电压降抵消:在一并联RLC电路中,则需电抗性电流互相抵消。
一串联电路的阻抗,为电阻值及电抗值之向量和。在一串联RLC电路中,将有一频率,在该频率下可使其电感抗及电容抗相等,此频率称为谐振频率。可使电抗值互相抵销,导致净电抗值为0,在谐振频率(f0),|XL|=|XC|。
其中所言的RLC电路即指电阻、电感、电容组件所组合而成的电子回路,所以了解何为特性阻抗之前,甚至何谓谐振频率应先就其材料特性加以了解。就电阻而言:电阻器(resistor)在高频电路中应用甚广,但是一般对电阻特性的了解,仍多局限于电阻在直流电路中所呈现的阻尼特性。实际上,电阻在高频电路中,因受信号频率的影响,不仅电阻值会随之改变,更可能会呈现电感或电容的特性。

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如图所示电阻器在高频时的等效电路,R为电阻器的电阻值丄为其两端引线的电感,C为存在于电阻器内所有杂散电容的总和。杂散电容形成的原因,随电阻器结构的不同而异。以碳粒合成电阻(carbonpositeresistor)为例,由于其结构为以微小碳粒压合而成,故在各碳粒之间都存有电容。此即为等效电路中杂散电容C的来源之一。由此可以推知碳粒合成电阻的高频特性甚差。
另夕卜就TDR测量空板上的传输线而言亦可依上述的方式解译,其中上述所提L的效应来自电阻的两端引线,同理推验可知,TDR所使用探棒的测头如接于导通孔时即产生传输路径,此输入信道愈长则L效应相对愈大,此现象将如同业先前所提的测阻抗泥效应,亦指目前TDR在测试时所看到前端振荡效应。该效应对于愈短距离的传输线而言,将会造成观察的困难。
就电容器而言:电容器对基本结构,是以两片金属平板中间隔以绝缘介质而成的组件,该组件在电路设计大都用作高频旁路或交连电容如与电感器结合,则可设计为滤波电路或为调谐电路,但一般对高频电路设计者来说其设计使用的电容器,往往不一定是选择最适合的,常以取得方便为主做为考虑,所以往往高频讯号传输过程将因电容器所造成的谐振点不同而使阻抗值偏差,所以电容器在设计时即应慎重考虑其品质。
另就空板电路板的结构,且以目前多层板的结构而言,往往层与层之间的结构形同为电容器的结构如图。
就电容器而言有一品质因子Q,其公式为Q=1/DF(Dissipationfactor散逸因子)。当DF值愈小时即Q值愈大,所以就真正的电容器或电路板的层与层之间的结构而言,讯号传输过程的能量损失愈小则品质愈佳。
所以就板材材料而言,在单体材料时即应做电容值测试甚至于材料后加工后,亦应做电容值测试,因在压合后每平方

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上传人:guoxiachuanyue007 8/6/2022 文件大小:70 KB

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