为什么在 PCB 设计中控制阻抗非常重要？

为什么在 PCB 设计中控制阻抗非常重要？

PCB 设计和组件每天都变得更小、速度更快，换句话说，变得越来越复杂。 现在，了解关键网络和路由、阻抗和电路板如何影响信号性能非常重要。

简单互连布线和导体的时代已经结束。 如今，电路速度不断提高，GHz 范围内的信号非常常见。因此，布线的受控阻抗对于信号完整性和电路板性能起着重要作用。

在本文中，我们将讨论以下主题：

1.1 什么是受控阻抗 (CI)？

1.2 为什么需要控制阻抗？

1.3 影响受控阻抗的因素

1.4 为什么指定电路板的电介质而不是CI更好？

1.1 什么是受控阻抗 (CI)？

受控阻抗是由PCB布线及其相关参考平面形成的传输线的特征阻抗。 当高频信号在 PCB 传输线上传播时，这一点非常重要。 CI对于解决信号完整性问题非常重要，这意味着信号传输时不失真。

电路的阻抗取决于 PCB 的物理尺寸和介电材料。 单位为欧姆（Ω）。 需要阻抗控制的PCB传输线类型有单端微带线、单端带状线、微带差分对、带状线差分对、嵌入式微带线和共面（单端和差分）。

1.2 为什么需要控制阻抗？

一般用于高速数字应用（如射频通信、电信、使用信号频率高于100MHz的信号计算、高速信号处理和高质量模拟视频，如DDR、HDMI、千兆位以太网）的PCB ），您将需要受控阻抗，等等。

在高频下，PCB 上的信号布线就像传输线，并且在信号布线路径的每个点处都有阻抗。 如果阻抗从一点变化到另一点，就会发生信号反射，其大小取决于两点阻抗的差异。 差异越大，反射越大。 这种反射将以与信号相反的方向传播，这意味着反射信号将叠加在主信号上。

结果，原始信号将失真：原本要从发射器发射的信号一旦到达接收器就会发生变化。 失真可能太大，以致于信号可能无法执行所需的功能。 因此，为了使信号传输不失真，PCB信号走线必须具有统一受控的阻抗，以尽量减少反射造成的信号失真。 这是提高 PCB 布线信号完整性的第一步。 为了更好地理解，请阅读高速信号对 PCB 设计的影响。

PCB上的统一传输线具有确定的布线宽度和高度，并且与返回路径导体（通常是与信号布线有一定距离的平面）具有统一的距离。

1.3 影响受控阻抗的因素

影响PCB阻抗容差的因素包括材料中树脂含量的百分比、树脂的Dk值和所用玻璃布的类型，以及其他物理PCB容差，例如走线顶部和底部的走线高度和宽度。 的痕迹。 当您提供 PCB 设计（铜图案、孔图案和最终材料厚度）时，我们将铜层层压到单个电路板上。 我们以正确的图案尺寸和位置制造您的 PCB，并具有一定的公差。 您必须确保制造商为您提供正确的尺寸、位置和蚀刻特征的公差。 否则，您的主板将彼此不同，从而使调试与性能相关的问题变得非常困难。

1.4 为什么指定电路板的电介质而不是CI更好？

布线的阻抗也由板上使用的 PCB 材料决定。 材料的介电常数和基于某些参数的预期阻抗称为受控介电常数。 如果您喜欢数学，可以使用受控介电方法来控制所需的阻抗。 一旦完成计算，就可以指定工厂中铜层之间所需的介电空间。 然后，利用正确的走线和空间来安排走线。

在这种情况下，最好使用受控阻抗板而不是受控介电板。 对于受控电介质，您是否指定要使用的玻璃布类型？ 材料中树脂的百分比是多少？ 如果没有，您将无法确定制造商正在使用什么。 另外，您是否确保布线宽度在公差范围内？ 如果您需要使用受控介电板，那么负担就落在您身上。 电路板组装和电路板加工制造商解释并了解您的关键网络和布线、阻抗以及电路板如何影响信号性能。