如何為您的電路板計算PCB阻抗控制

2020-04-05

 如何為您的電路板計算PCB阻抗控制

科學(xué)和數學(xué)的確基于精度，或為項目，動(dòng)作和事件分配準確的可測量值的能力。即便如此，有些因素仍然存在，在分析，設計和構建物理系統時(shí)必須加以解決。猶豫不確定性原理是貫穿于大多數科學(xué)，數學(xué)和工程工作的一個(gè)常見(jiàn)原理，該原理指出對象（包括亞原子粒子）的位置和速度不能同時(shí)測量。而且我們仍在嘗試最終確定π的精確解。

使用史密斯圓圖計算PCB阻抗控制

在設計PCBA時(shí)，特別是在高速電路板設計中，確定很好阻抗值非常重要，因為它可以控制走線(xiàn)參數定義和電路板材料選擇。然而，明確地確定或計算電路板上的阻抗提出了重大挑戰。當設計師主要使用史密斯圓圖并且現在一直如此時(shí)，情況就是如此。然而，電路板阻抗控制的重要性要求我們采用可靠的方法，并能產(chǎn)生可接受的結果。因此，讓我們看一些可用的選項，看看我們是否可以磨練一種既準確又實(shí)用的PCB阻抗控制計算方法。

PCB阻抗計算方法

PCB設計中的信號傳播基本上是傳輸線(xiàn)設計，對嗎？那么，為什么這項任務(wù)如此艱巨呢？這個(gè)問(wèn)題的答案直接說(shuō)明了挑戰。如今，電路板已經(jīng)變得復雜，小型和多功能。這意味著(zhù)您經(jīng)常面臨多種信號類(lèi)型（例如，數字，RF和DC）和長(cháng)度和方向變化的不同類(lèi)型的走線(xiàn)（例如，微帶線(xiàn)和帶狀線(xiàn)）。此外，還有一些挑戰需要克服，例如蠕變和間隙，板邊緣，腳印墊布局以及走線(xiàn)寬度和間距距離。其他問(wèn)題是匹配輸入和輸出連接阻抗，更不用說(shuō)會(huì )影響阻抗（例如介電常數）的材料特性。

顯然，管理所有這些電路板參數會(huì )很快變得很麻煩。更不用說(shuō)，其目標是很大化信號完整性，消除反射并將噪聲或EMI降至最低。即使面對這些艱巨的挑戰，PCB阻抗控制也是需要確定方法的重要參數。為了簡(jiǎn)化計算，幾乎必須進(jìn)行假設，因為全面的封閉式解決方案過(guò)于復雜。再加上每種設計的獨特性，意味著(zhù)計算電路板阻抗控制的可能性幾乎是不竭的，對于不同的方法，您的結果可能會(huì )有所不同。但是，通常采用以下方法。

阻抗計算方法

早在計算機和PCB設計軟件問(wèn)世之前就已經(jīng)存在。它用于以圖形方式確定源阻抗和負載阻抗之間的反射系數關(guān)系。然后可以使用一系列數學(xué)操作來(lái)得出線(xiàn)或跡線(xiàn)的阻抗值。

計算機模擬

如今，更先進(jìn)的PCB設計軟件包包括控制阻抗計算功能。這樣做的好處是您可以使用其他設計參數，并且可以對其進(jìn)行自動(dòng)修改以執行各種模擬，從中可以選擇很好的制造設計。缺點(diǎn)是這種功能可能導致設計軟件非常昂貴。

在線(xiàn)計算器

在線(xiàn)計算器比具有PCB阻抗控制仿真功能的設計包更常見(jiàn)，您可以在其中找到受控阻抗或給定所需阻抗的走線(xiàn)參數。盡管不如模擬程序那么全面，但這些程序可能會(huì )使您陷入困境，合同制造商（CM）可能只需要進(jìn)行少量調整即可制造。這些計算器大多數

上面列出的每種方法均可用于確定設計的PCB阻抗控制。無(wú)論您是否選擇這些特定方法之一，在您的設計工具箱中也包括一個(gè)簡(jiǎn)單而可靠的方法可能是一個(gè)好主意。

一種計算PCB阻抗控制的快速實(shí)用方法

為了充分利用阻抗控制，應該在電路板布局的早期而不是在結束時(shí)進(jìn)行阻抗控制。這樣，您可以在完成布線(xiàn)之前將對表面元素之間的間距以及堆疊參數（例如電介質(zhì)高度）的影響納入其中。通過(guò)執行以下步驟，您將快速獲得合理準確的受控阻抗值。

PCB阻抗控制計算流程

1.計算走線(xiàn)的上升時(shí)間。

2.計算傳輸影響成為問(wèn)題之前的很大走線(xiàn)長(cháng)度。

3.根據走線(xiàn)類(lèi)型和幾何形狀計算走線(xiàn)的特征阻抗。

一個(gè)簡(jiǎn)單的微帶示例：

注意： H，W和T是根據設計的走線(xiàn)標準PCB布局定義的。這包括電流水平要求，間距限制和表面可用性。

這些計算應針對將攜帶極高頻率信號的軌跡進(jìn)行，以確定控制阻抗。然后，該阻抗可用于計算其他路徑的跟蹤參數。

無(wú)論采用哪種確定PCB阻抗控制的技術(shù)，建議您與CM一起使用，因為DFM規則和準則以及材料的可用性會(huì )影響電路板的制造。

如果需要有關(guān)為高速設計計算PCB阻抗控制的更多信息，請與我們聯(lián)系。