阻抗控制设计与运用
阻抗控制介绍
三. 阻抗模拟要点分析
• 1. 特性阻抗的计算公式
:
• Z0=87/SQRT(Er+1.41)×ln[(5.98h)/(0.8w+t)] • Z0：印刷导线的特性阻抗： Er：绝缘材料的介电常数： h：印刷导线与基准面之间的介质厚度： w：印刷导线的宽度： t：印刷导线的厚度。 从公式可以看出，主要因素是：(1)介质常数Er; (2)介 质厚度h; (3)导线宽度w; (4)导线厚度t等。因而可知 ，特性阻抗与基板材料(覆铜板材)关系是非常密切 的，故选择基板材料在PCB设计中非常重要。
• 2.管控阻抗的意义： – 我国正处在以经济建设为中心和改革开放的大好形势 下，电子工业的年增长率会超过20％，印刷电路板工 业依附整个电子工业也会随势而涨．而且超过20％的 增长速度。印刷电路随着电子设备的小型化、数字化 、高频化和多功能化发展．作为电子设备中电气的互 连件—PCB中的金属导线，已不仅只是电流流通与否 的问题，而是作为信号传输线的作用。也就是说．对 高频信号和高速数字信号的传输用PCB的电气测试, 不 仅要测量电路(或网络)的通、断和短路等是否符合要求 ，而且还应该测量特性阻抗值是否在规定的合格范围 内，以保证传输信号的完整性（Signal Integrity ）。 只有这两方向都合格了．印刷板才符合要求。
– 雙面接觸銅面:
• PP厚度=100%殘銅PP厚度-上內層棕化後參照銅厚*(1-上內層殘銅率) –下內層棕化後參照銅厚*(1-下內層殘銅率) • Note: 針對上內層與下內層銅厚不一的板子需特別注意.
由图中可以看到当介质厚 度改变0.025mm时,就会引 起阻抗值相应的变化5～ 8Ω。
四.模拟实例
•
• 1. Polar認識:
阻抗控制设计归类
阻抗控制设计1.常见的单端(线)阻抗计算模式1）Surface Micro strip：外层阻焊前阻抗计算(外层到VCC/GND)2）Coated Microstrip：外层阻焊后阻抗计算(外层到VCC/GND)3)Embedded Microstrip：与外层相邻的第二个线路层阻抗计算（例如一个6层板,L1、L2均为线路层,L3为GND或VCC层,则L2层的阻抗用此方式计算.）4)Offset stripling：两个VCC/GND夹一个线路层之阻抗计算5)Offset stripline：两个VCC/GND夹两个线路层之阻抗计算;例如一个6层板，L2,L5层为GND/VCC，L3,L4层为线路层需控制阻抗.2.常见的差分(动)阻抗计算模式：1)Edge-coupled Surface Microstrip:外层阻焊前差动阻抗计算(外层到VCC/GND)2)Edge-coupled Coated Microstrip:外层阻焊后差动阻抗计算(外层到VCC/GND)3)Edge-coupled Embedded Microstrip:与外层相邻的第二个线路层差动阻抗计算(外层，阻抗层，VCC/GND)4）Edge-coupled Offset stripline：两个VCC/GND夹一个线路层之阻抗计算5）Edge-coupled Offset stripline：两个VCC/GND夹两个线路层之阻抗计算:例如一个6层板,L2、L5层为GND/VCC,L3、L4层为线路层需控制阻抗6）Edge-coupled Offset stripline：两个VCC/GND夹两个线路层之阻抗计算:例如一个6层板,L2、L5层为GND/VCC,L3、L4层为线路层需控制阻抗（含线间填充树脂）3.常见的共面阻抗计算模式：1）Surface coplanar waveguide：外层蚀刻后单线共面阻抗，参考层与阻抗线在同一层面，即阻抗线被周围GND/VCC包围，周围GND/VCC即为参考层面。
两层板(双面板)如何控制50欧特性阻抗的设计技巧
两层板（双面板）如何控制50欧特性阻抗的设计技巧我们都知道，在射频电路的设计过程中，走线保持50欧姆的特性阻抗是一件很重要的事情，尤其是在Wi-Fi产品的射频电路设计过程中，由于工作频率很高（2.4GHz或者5.8GHz），特性阻抗的控制就显得更加重要了。
如果特性阻抗没有很好的控制在50欧姆，那么将会给射频工程师的工作带来很大的麻烦。
什么是特性阻抗?是指当导体中有电子”讯号”波形之传播时，其电压对电流的比值称为”阻抗Impedance”。
由于交流电路中或在高频情况下，原已混杂有其它因素(如容抗、感抗等)的”Resistance”，已不再只是简单直流电的”欧姆电阻”(OhmicResistance)，故在电路中不宜再称为”电阻”，而应改称为”阻抗”。
不过到了真正用到”Impedance阻抗”的交流电情况时，免不了会造成混淆，为了有所区别起见，只好将电子讯号者称为”特性阻抗”。
电路板线路中的讯号传播时，影响其”特性阻抗”的因素有线路的截面积，线路与接地层之间绝绿材质的厚度，以及其介质常数等三项。
目前已有许多高频高传输速度的板子，已要求”特性阻抗”须控制在某一范围之内，则板子在制造过程中，必须认真考虑上述三项重要的参数以及其它配合的条件。
两层板如何有效的控制特性阻抗？在四层板或者六层板的时候，我们一般会在顶层（top）走射频的线，然后再第二层会是完整的地平面，这样顶层和第二层的之间的电介质是很薄的，顶层的线不用很宽就可以满足50欧姆的特性阻抗（在其他情况相同的情况下，走线越宽，特性阻抗越小）。
但是，在两层板的情况下，就不一样了。
两层板时，为了保证电路板的强度，我们不可能用很薄的电路板去做，这时，顶层和底层（参考面）之间的间距就会很大，如果还是用原来的办法控制50欧姆的特性阻抗，那么顶层的走线必须很宽。
例如我们假设板子的厚度是39.6mil(1mm)，按照常规的做法，在Polar中设计，如下图线宽70mil，这是一个近乎荒谬的结论，简直令人抓狂。
阻抗控制课程
阻抗控制课程内容：
1. 阻抗控制原理：阻抗控制属于主动柔顺控制中的一种，它不需要直接控制研磨刀具和工件之间的作用力，而是通过以位置偏差作为输入产生输出力的方式来达到控制的目的。
在阻抗控制中，实时检测的机器人与受限环境接触产生的力作为反馈，通过力和位置之间的动态关系转换，与理想的运动状态进行比较，通过控制器产生运动控制信号输出，驱动机器人末端运动至期望位置（接触力正好等于期望力的位置）。
2. 阻抗控制策略：阻抗控制策略包括基于位置的阻抗控制、轨迹跟踪阻抗控制等。
在基于位置的阻抗控制中，通过调整反馈位置误差、速度误差或刚度来使机械臂末端呈现需要的刚性和阻尼，此时接触过程的弹性变形尤为重要。
在轨迹跟踪阻抗控制中，机器人需要跟踪预设的轨迹，同时保持与环境的柔顺接触。
3. 阻抗控制的应用：阻抗控制被广泛应用于机器人操作、自动化生产线、医疗设备等领域。
例如，在机器人操作中，阻抗控制可以使机器人更加灵活地适应环境变化，提高操作的精度和稳定性。
在医疗设备中，阻抗控制可以用于控制手术器械的力度，减少手术过程中对组织的损伤。
4. 阻抗控制的实现方法：阻抗控制的实现方法包括基于模型的阻抗控制和基于学习的阻抗控制等。
基于模型的阻抗控制需要根据机器人的动力学模型和环境模型来设计控制器，而基于学习的阻抗控制则通过训练神经网络等机器学习模型来学习阻抗控制策略。
总之，阻抗控制课程将涵盖阻抗控制原理、阻抗控制策略、阻抗控制的应用和实现方法等方面的内容，旨在使学生掌握阻抗控制的基本理论和技能，能够将其应用于实际工程问题中。
阻抗控制
随着 PCB 信号切换速度不断增长，当今的 PCB 设计厂商需要理解和控制 PCB 迹线的阻抗。
相应于现代数字电路较短的信号传输时间和较高的时钟速率，PCB 迹线不再是简单的连接，而是传输线。
在实际情况中，需要在数字边际速度高于1ns 或模拟频率超过300Mhz时控制迹线阻抗。
PCB 迹线的关键参数之一是其特性阻抗（即波沿信号传输线路传送时电压与电流的比值）。
印制电路板上导线的特性阻抗是电路板设计的一个重要指标，特别是在高频电路的PCB 设计中，必须考虑导线的特性阻抗和器件或信号所要求的特性阻抗是否一致，是否匹配。
这就涉及到两个概念：阻抗控制与阻抗匹配，本文重点讨论阻抗控制和叠层设计的问题。
阻抗控制阻抗控制(eImpedance Controling)，线路板中的导体中会有各种信号的传递，为提高其传输速率而必须提高其频率，线路本身若因蚀刻，叠层厚度，导线宽度等不同因素，将会造成阻抗值得变化，使其信号失真。
故在高速线路板上的导体，其阻抗值应控制在某一范围之内，称为“阻抗控制”。
PCB 迹线的阻抗将由其感应和电容性电感、电阻和电导系数确定。
影响PCB走线的阻抗的因素主要有: 铜线的宽度、铜线的厚度、介质的介电常数、介质的厚度、焊盘的厚度、地线的路径、走线周边的走线等。
PCB 阻抗的范围是 25 至120 欧姆。
在实际情况下，PCB 传输线路通常由一个导线迹线、一个或多个参考层和绝缘材质组成。
迹线和板层构成了控制阻抗。
PCB 将常常采用多层结构，并且控制阻抗也可以采用各种方式来构建。
但是，无论使用什么方式，阻抗值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性决定：信号迹线的宽度和厚度迹线两侧的内核或预填材质的高度迹线和板层的配置内核和预填材质的绝缘常数PCB传输线主要有两种形式：微带线（Microstrip）与带状线（Stripline）。
微带线（Microstrip）：微带线是一根带状导线，指只有一边存在参考平面的传输线，顶部和侧边都曝置于空气中（也可上敷涂覆层），位于绝缘常数 Er 线路板的表面之上，以电源或接地层为参考。
PCB阻抗控制
PCB阻抗PCB阻抗控制，在PCB设计中经常遇到阻抗计算，但是我不明白阻抗计算是计算整板PCB的阻抗还是几个部分的阻抗PCB阻抗，在PCB设计中经常遇到阻抗计算，但是我不明白阻抗计算是计算整板PCB的阻抗还是几个部分的阻抗：如我有差分阻抗，单线阻抗。
那到底该采用哪些数值呢？可能几个部分的阻抗都不一样在同一PCB板上？这样的话该计算哪个阻抗来作为PCB的阻抗呢！完整性最佳。
是不是每个地方阻抗不一样，我得告诉PCB厂商，这个地方阻抗做多少，哪个地方阻抗做多少啊，比如：USB2.0差分做成90欧姆，DDR与DSP连接线做成多少欧姆，和时钟线做成多少欧姆等等啊?这样的话是不是要详细说明多处的阻抗要求。
关键布线部分是要给出详细的设计要求的，设计时的阻抗大小，是通过仿真软件，使信号完整性达到最好状态下，得到的。
根据仿真结果，可以得到该信号线的线长，线宽，线间距，在那层布线，串接多大的匹配电阻等要求，然后仿真设计人员将此仿真结果交给PCB LAUOUT设计人员，PCB LAUOUT设计人员会根据此要求进行PCB布线设计，设计完毕后的PCB文件生成为GERBER文件，送给PCB制造厂商即可制造出相应的PCB。
1.阻抗控制是控制信号线的阻抗，不是整板PCB的阻抗2.差分阻抗是两条差分信号的阻抗，单线阻抗是单一信号的阻抗。
如USB 2.0要做差分90欧姆，射频信号线一般做单线50欧姆等等。
哪些线要做阻抗控制，控制为多少，一般每个硬件平台都有自己的要求。
3.没有PCB阻抗这种说法，只有信号的阻抗。
电路设计中，差分信号的两条差分线能不能交换顺序？题目说的有些笼统，主要是想知道哪些是可以交换的，为什么，哪些是不可以交换的，又是为什么？还有差分线之间跨加100ohm或12 0ohm的电阻的作用是什么，是阻抗匹配还是将电流转换为电压？各位大牛，ths了会变小。
差分信号实际传输是电压还是电流，什么差分信号，说的通俗一点,差分信号时属于数字信号吗进一步看是以电压为的标准的能量信号，若内阻小，就可以带多个负载（电流大）。
高速数字电路PCB设计中的阻抗控制
环测威官网：/阻抗控制技术在高速数字电路设计中非常重要，其中必须采用有效的方法来确保高速PCB 的优异性能。
PCB上高速电路传输线的阻抗计算及阻抗控制•传输线上的等效模型图1显示了传输线对PCB的等效影响，这是一种包括串联和多电容，电阻和电感（RLGC 模型）的结构。
串联电阻的典型值在0.25至0.55欧姆/英尺的范围内，并且多个电阻器的电阻值通常保持相当高。
随着PCB传输线中增加的寄生电阻，电容和电感，传输线上的总阻抗被称为特征阻抗（Z 0）。
在线直径大，线接近电源/接地或介电常数高的条件下，特征阻抗值相对较小。
图3示出了具有长度dz的传输线的等效模型，基于该模型，传输线的特征阻抗可以推导为公式：。
在这个公式中，L“传感线”是指传输线上每个单位长度的电感，而C是指传输线上每个单位长度的电容。
环测威官网：/在上面的公式中，Z 0表示阻抗（欧姆），W表示线的宽度（英寸），T表示线的粗细（英寸），H表示到地面的距离（英寸），是指衬底的相对介电常数，t PD是指延迟时间（ps / inch）。
•传输线的阻抗控制布局规则基于上述分析，阻抗和信号的单位延迟与信号频率无关，但与电路板结构，电路板材料的相对介电常数和布线的物理属性有关。
这一结论对于理解高速PCB和高速PCB设计非常重要。
而且，外层信号传输线的传输速度比内层传输速度快得多，因此关键线布局的排列必须考虑这些因素。
阻抗控制是实现信号传输的重要前提。
但是，根据传输线的电路板结构和阻抗计算公式，阻抗仅取决于PCB材料和PCB层结构，同一线路的线宽和布线特性不变。
因此，线路的阻抗在PCB的不同层上不会改变，这在高速电路设计中是不允许的。
本文设计了一种高密度高速PCB，板上大多数信号都有阻抗要求。
例如，CPCI信号线的阻抗应为650欧姆，差分信号为100欧姆，其他信号均为50欧姆。
根据PCB布线空间，必须使用至少十层布线，并确定16层PCB设计方案。
由于电路板的整体厚度不能超过2mm，因此在堆叠方面存在一些困难，需要考虑以下问题：1）。
PCB设计之阻抗控制的走线细节举例
PCB设计之阻抗控制的走线细节举例1.走线的宽度和间距：走线的宽度和间距会直接影响走线的阻抗。
通常情况下，走线的宽度越宽，阻抗越低。
为了控制阻抗，可以在设计软件中使用特定的规则来指定走线的宽度和间距。
例如，对于常见的50欧姆的阻抗控制要求，可以将规则设置为适当的走线宽度和间距。
2.层数的选择：在高速信号传输中，层数的选择也会影响阻抗。
较高的层数可提供更多的走线空间，有助于降低阻抗。
因此，为了阻抗控制，可以选择适当的层数。
在多层PCB设计中，内层走线的间距和宽度也需要综合考虑，以保持阻抗的一致性。
3.地平面的设计：在PCB设计中，地平面的设计是控制阻抗的关键。
地平面应尽可能地平整，并且与走线保持一定的距离。
这样可以减少地平面与走线之间的互电容和互电感，从而提高阻抗的一致性。
为了实现这一点，可以在地平面上设置一些小孔，用于连接不同地层，从而提高地层的连贯性。
4.走线的形状和拐角：走线的形状和拐角也会影响阻抗。
通常情况下，直线和圆弧形的走线对阻抗控制较好，而直角拐弯较差。
在需要进行90度拐角的情况下，可以使用斜角拐弯来减小阻抗的变化。
此外，走线的形状和转角也会对电磁兼容性（EMC）产生影响，在设计时需要综合考虑。
5.信号层和电源/地层的分离：为了阻抗控制，信号层和电源/地层应尽可能地分离。
这样可以减少信号层与电源/地层之间的互电容和互电感，从而提高阻抗的一致性。
在多层PCB设计中，可以选择在信号层之间插入电源/地层，建立一个电源平面或地平面来提供均匀的分布。
6.终端匹配：终端匹配是一种常用的阻抗控制技术。
通过在信号线的起始和终止位置添加合适的电阻、电容等元件，可以达到匹配信号线的阻抗。
例如，可以在信号线的终止位置添加电阻，以匹配信号线和负载之间的阻抗。
终端匹配可以在设计中通过网络分析软件来实现。
综上所述，PCB设计中的走线细节对于阻抗控制至关重要。
通过选择适当的走线宽度和间距、层数、设计合理的地平面、走线的形状和拐角以及合理的终端匹配，可以实现阻抗的一致性，提高信号传输的质量和稳定性。
两层板(双面板)如何控制50欧特性阻抗的设计技巧
两层板（双面板）如何控制50欧特性阻抗的设计技巧我们都知道，在射频电路的设计过程中，走线保持50欧姆的特性阻抗是一件很重要的事情，尤其是在Wi-Fi产品的射频电路设计过程中，由于工作频率很高（2.4GHz或者5.8GHz），特性阻抗的控制就显得更加重要了。
如果特性阻抗没有很好的控制在50欧姆，那么将会给射频工程师的工作带来很大的麻烦。
什么是特性阻抗?是指当导体中有电子”讯号”波形之传播时，其电压对电流的比值称为”阻抗Impedance”。
由于交流电路中或在高频情况下，原已混杂有其它因素(如容抗、感抗等)的”Resistance”，已不再只是简单直流电的”欧姆电阻”(OhmicResistance)，故在电路中不宜再称为”电阻”，而应改称为”阻抗”。
不过到了真正用到”Impedance阻抗”的交流电情况时，免不了会造成混淆，为了有所区别起见，只好将电子讯号者称为”特性阻抗”。
电路板线路中的讯号传播时，影响其”特性阻抗”的因素有线路的截面积，线路与接地层之间绝绿材质的厚度，以及其介质常数等三项。
目前已有许多高频高传输速度的板子，已要求”特性阻抗”须控制在某一范围之内，则板子在制造过程中，必须认真考虑上述三项重要的参数以及其它配合的条件。
两层板如何有效的控制特性阻抗？在四层板或者六层板的时候，我们一般会在顶层（top）走射频的线，然后再第二层会是完整的地平面，这样顶层和第二层的之间的电介质是很薄的，顶层的线不用很宽就可以满足50欧姆的特性阻抗（在其他情况相同的情况下，走线越宽，特性阻抗越小）。
但是，在两层板的情况下，就不一样了。
两层板时，为了保证电路板的强度，我们不可能用很薄的电路板去做，这时，顶层和底层（参考面）之间的间距就会很大，如果还是用原来的办法控制50欧姆的特性阻抗，那么顶层的走线必须很宽。
例如我们假设板子的厚度是39.6mil(1mm)，按照常规的做法，在Polar中设计，如下图线宽70mil，这是一个近乎荒谬的结论，简直令人抓狂。
阻抗控制原理
阻抗控制原理
阻抗控制原理是指在机器人控制系统中，通过改变机器人末端执行器的阻抗参数来实现机器人与环境之间的交互控制。
阻抗控制是一种基于力或力矩的反馈控制方法，它可以使机器人在接触环境时能够自适应地调整其刚度、阻尼和质量等参数，以达到与环境相匹配的效果。
阻抗控制原理的核心思想是将机器人视为一个可编程的弹簧-质量-阻尼系统，其中弹簧代表机器人的刚度、质量代表机器人的质量、阻尼代表机器人与环境之间的摩擦力。
当机器人接触到环境时，它会受到来自环境的力或力矩作用，这些作用会影响到机器人末端执行器所处位置和方向上的刚度、阻尼和质量等参数。
因此，在实际应用中，通过改变这些参数来实现对机器人末端执行器运动轨迹和力学特性的调整。
具体而言，在阻抗控制系统中，首先需要获取当前环境对机器人末端执行器的力或力矩信息，这可以通过安装传感器来实现。
然后，根据这些信息，计算出机器人末端执行器所处位置和方向上的刚度、阻尼和质量等参数，并将其作为反馈信号输入到控制系统中。
控制系统会根据这些反馈信号来调整机器人末端执行器的运动轨迹和力学特性，以达到与环境相匹配的效果。
总之，阻抗控制原理是一种基于力或力矩的反馈控制方法，它可以使机器人在接触环境时能够自适应地调整其刚度、阻尼和质量等参数，以达到与环境相匹配的效果。
在实际应用中，需要通过安装传感器来获取当前环境对机器人末端执行器的力或力矩信息，并将其作为反馈信号输入到控制系统中进行处理。
通过阻抗控制原理，可以实现高精度、高稳定性和高可靠性的机器人操作。
PCB的阻抗控制要点
^谈PCB的阻抗控制随着电路设计日趋复杂和高速，如何保证各种信号（特别是高速信号）完整性，也就是保证信号质量，成为难题。
此时，需要借助传输线理论进行分析，控制信号线的特征阻抗匹配成为关键，不严格的阻抗控制，将引发相当大的信号反射和信号失真，导致设计失败。
常见的信号，如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等，均需要进行阻抗控制。
阻抗控制最终需要通过PCB设计实现，对PCB板工艺也提出更高要求，经过与PCB 厂的沟通，并结合EDA软件的使用，我对这个问题有了一些粗浅的认识，愿和大家分享。
多层板的结构：为了很好地对PCB进行阻抗控制，首先要了解PCB的结构：通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材，是构成印制板的基础材料。
而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。
通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。
外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ（1OZ约为35um 或1.4mil）三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1OZ左右。
内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。
多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”，当然它也可以是黄色或者其它颜色。
阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面，半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。
下面是一个典型的6层板叠层结构：0.615.24Mm 3KPCB的参数：不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异，通过与上海嘉捷通电路板厂技术支持的沟通，得到该厂的一些参数数据：表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。
PCB设计之阻抗控制的走线细节举例
PCB设计之阻抗控制的走线细节举例在PCB设计中，阻抗控制的走线细节非常重要，特别是在高速数字电路和射频电路中。
以下是一些阻抗控制的走线细节的举例：1.差分信号走线：差分信号是指由两个相互反向的信号线对组成的传输线，常见于高速信号传输和射频电路中。
为了保持差分信号的阻抗一致性，两个信号线应该保持精确的平衡距离和平行度，并采用阻抗匹配技术来确保它们的阻抗相等。
2.地平面处理：在PCB设计中，地平面是一个非常重要的概念，它可以帮助控制信号的阻抗。
为了确保信号线的阻抗一致性，地平面需要在整个PCB板上保持连续性。
对于多层板设计，内层层板之间也应该有连续的地平面。
3.符合最佳走线规则：在高速数字电路设计中，有一些最佳走线规则可以帮助改善信号的阻抗控制。
例如，信号走线应尽可能的短，走线的拐角应尽量避免直角，避免走线太靠近边缘，等等。
这些规则可以帮助减小信号线的反射和串扰，从而提高信号的阻抗一致性。
4.选择合适的PCB材料：PCB材料的介电常数和损耗因数也会影响信号的阻抗。
较低的介电常数和损耗因数可以提高信号的阻抗一致性。
因此，在设计PCB时，应选择合适的材料来满足信号的阻抗要求。
5.使用阻抗控制走线规则：大多数PCB设计工具都具有阻抗控制走线规则的功能。
这些规则可以确保信号线的宽度和间距满足所需的阻抗值。
在进行PCB布局和走线时，设计人员可以根据需要设置阻抗控制走线规则，并自动完成阻抗匹配。
6.使用差分对阻抗网：差分对阻抗网是一种特殊的电路结构，可以帮助控制差分信号的阻抗。
它由两个差分信号线和一个共模地线组成，并采用一些特殊的布线技术来保持差分信号的阻抗一致性。
综上所述，阻抗控制的走线细节在PCB设计中非常重要。
通过注意差分信号走线、地平面处理、遵循最佳走线规则、选择合适的PCB材料、使用阻抗控制走线规则和差分对阻抗网等方法，设计人员可以有效地控制信号的阻抗，并提高电路性能和可靠性。
阻抗控制原理
阻抗控制原理1. 引言阻抗控制是一种基于力的控制方法，用于机器人与环境进行交互。
在阻抗控制中，机器人被视为一个具有特定力学特性的虚拟弹簧和阻尼系统，通过调节其阻抗参数来实现期望的力学行为。
阻抗控制在机器人领域中广泛应用于各种任务，例如物体抓取、力控制、协作操作等。
2. 基本原理阻抗控制的基本原理可以通过以下几个关键概念来解释：虚拟弹簧、虚拟阻尼和力反馈。
2.1 虚拟弹簧在阻抗控制中，机器人被视为一个具有虚拟弹簧的系统。
这个虚拟弹簧可以模拟机器人与环境之间的刚度和压缩性。
当机器人受到外部力时，虚拟弹簧会产生相应的位移，并且根据其刚度参数对外部力进行响应。
虚拟弹簧模型可以表示为以下方程：F = K * (x - x_desired)其中，F是机器人受到的外部力，K是虚拟弹簧的刚度参数，x是机器人当前的位移，x_desired是期望的位移。
2.2 虚拟阻尼除了虚拟弹簧，阻抗控制还使用虚拟阻尼来模拟机器人与环境之间的粘性和阻尼特性。
虚拟阻尼可以使机器人对外部力产生抵抗，并且根据其阻尼参数对外部力进行耗散。
虚拟阻尼模型可以表示为以下方程：F = B * (x_dot - x_dot_desired)其中，F是机器人受到的外部力，B是虚拟阻尼的阻尼参数，x_dot是机器人当前的速度，x_dot_desired是期望的速度。
2.3 力反馈在阻抗控制中，力反馈用于实时测量机器人受到的外部力。
通过传感器（例如力传感器），我们可以获得与机器人与环境之间相互作用的力信息。
这些力信息被用于调整虚拟弹簧和虚拟阻尼的参数，以使机器人能够适应不同的力学环境。
2.4 控制器设计在阻抗控制中，控制器的设计是关键步骤之一。
控制器根据当前的外部力测量值和期望的位移/速度来计算机器人的控制指令。
基本的阻抗控制器可以表示为以下方程：F_desired = K * (x_desired - x) + B * (x_dot_desired - x_dot)其中，F_desired是期望的外部力，K是虚拟弹簧的刚度参数，B是虚拟阻尼的阻尼参数，x是机器人当前的位移，x_desired是期望的位移，x_dot是机器人当前的速度，x_dot_desired是期望的速度。
PCB设计之阻抗控制的走线细节举例
PCB设计之阻抗控制的走线细节举例阻抗控制是PCB设计中重要的一环，它能够确保信号在整个电路板上的传输质量和稳定性。
在走线细节方面，以下是一些阻抗控制的实例和技巧：1.分层设计：分层设计是阻抗控制中常用的一种方法。
根据信号层和地层的叠加情况，可以通过调整两者之间的距离和间隔来控制阻抗。
一般而言，信号层与地层之间的间隔越小，阻抗也就越低。
2.差分走线：差分走线是高速信号传输中常用的一种方式，它的特点是对抗干扰能力强，传输距离较远，同时可以控制阻抗。
在差分走线中，两个差分信号走线的布线长度要尽量相等，曲线的弯曲半径也要保持一致。
3.指定走线宽度和距离：在PCB设计中，走线的宽度和距离也会影响信号的阻抗。
一般而言，较宽的走线会导致低阻抗，而较窄的走线会导致高阻抗。
因此，在设计时需要根据信号的特性和需求来选择合适的走线宽度和距离。
4.使用阻抗控制软件：在设计中，很多阻抗控制软件可以帮助工程师实现信号走线的阻抗控制。
这些软件能够根据设计要求和参数，自动计算出合适的走线参数，以满足特定的阻抗要求。
5.保持整体稳定性：阻抗控制不仅要考虑单个走线的阻抗，还要考虑整个电路板的稳定性。
因此，在设计时需要平衡整个电路板的布线和分布电容，以确保整体的信号完整性和稳定性。
6.处理过渡区域：在信号走线从一种阻抗到另一种阻抗的过渡区域，信号的反射和损耗会增加。
因此，在设计中需要合理处理过渡区域，可以通过使用过渡锥角或添加过渡电容等方式来减少信号的反射和损耗。
7.选择合适的材料：PCB的材料也会对信号的阻抗产生影响，因此需要选择合适的材料。
常见的PCB材料有FR4和高频板材。
对于高频信号，使用高频板材能够更好地控制阻抗。
8.减小功率传输的损耗：在高功率传输的情况下，信号的传输损耗会增加。
为了减小传输损耗，可以通过增大走线的宽度和减小走线的长度等方式来控制阻抗。
综上所述，阻抗控制在PCB设计中是非常关键的一环。
通过分层设计、差分走线、指定走线宽度和距离、使用阻抗控制软件、保持整体稳定性、处理过渡区域、选择合适的材料以及减小功率传输的损耗等技巧，可以有效地控制信号的阻抗，提高信号的传输质量和稳定性。
阻抗控制算法-概述说明以及解释
阻抗控制算法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述阻抗控制算法是一种广泛应用于机器人控制和交互界面设计中的控制策略。
它通过模拟人体与环境的相互作用过程，实现对机器人的精确控制和逼真的力触感。
阻抗控制算法基于力学和控制理论，结合传感技术和执行器控制，使机器人能够对外界力的变化做出灵活而准确的反应。
该算法的核心思想是模拟人体的肌肉和骨骼系统。
类似于人体的肌肉阻抗，机器人能够根据外部施加的力或位置变化来调整自身的力输出或位置，从而实现对环境的感知和适应。
阻抗控制算法具有灵活性和适应性，能够适应不同的工作环境和任务需求。
阻抗控制算法在许多领域中得到了广泛的应用，包括机器人操作、虚拟现实、医疗康复等。
在机器人操作中，通过阻抗控制算法可以更好地实现对工件的精确操控，提高操作的稳定性和安全性。
在虚拟现实中，阻抗控制算法能够增强用户与虚拟环境之间的互动体验，使用户能够更加真实地感受到虚拟世界的存在。
在医疗康复方面，阻抗控制算法能够帮助康复机器人与患者更好地进行交互，从而实现康复训练的个性化和精确化。
然而，阻抗控制算法也存在一些局限性。
首先，算法的设计和调试需要较高的技术水平和经验，对算法设计人员的要求较高。
其次，算法的实施需要精确的力传感器和执行器，这增加了系统成本和复杂度。
此外，由于每个环境和任务的不同，阻抗控制算法的参数调整和适应性也带来了一定的挑战。
总之，阻抗控制算法作为一种先进的控制策略，在机器人控制和交互界面设计中起着重要的作用。
它能够模拟人体与环境的相互作用过程，实现精确控制和逼真的力触感。
随着技术的不断发展，阻抗控制算法在各个领域的应用前景十分广阔，有望取得进一步的突破和创新。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构，包括各个章节的主要内容和相互之间的关系。
为了使读者更好地理解文章的内容和逻辑，可以按照以下方式来编写文章结构部分的内容：文章结构部分的内容：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
阻抗控制
CAD
按阻抗线补偿
生 产 菲 林
内层图形转移 内层蚀刻 阻抗线控制
褪 资料传递
膜
自动光学检查 棕化/黑化 压 板
23
流程
Meadville Group
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CAD
切
板
锣板边 钻 钻 带 磨批锋 孔
去钻污 沉 铜
正片做板
负片做板
流程
24
Meadville Group
東莞生益電子有限公司
概述
3
Meadville Group
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而且当工作电压越低及频率越高时，线路太长超过了其逻辑临 界长度（Critical length）而成为distributed系统者，各种 不良效应将越加容易出现，而造成的多样噪声也愈难处理。 PCB制造中所提到的阻抗控制，就是对线路的宽度、高度、介质 层厚度、介质层的介电常数等等加以严格控制，从而达到对某 段线路的阻抗值Z0进行控制，使其能与该段线路之组件的阻抗 匹配，能够更好的实现讯号传输的目的。 由于阻抗值的计算颇为复杂，目前绝大多数PCB设计人员与PCB 制造厂家都采用一定的模拟软件进行模拟。我们采用的是POLAR 这一软件对PCB阻抗控制中不同的情况进行模拟计算然后与实际 值比较并加以修订。
阻抗计算
15
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三.流程：
1.内部首板IFA(inner first article)
对于阻抗控制要求较多，较为复杂批量较大的线路板，我们需要做内 部首板。就是将所有的阻抗要求设计在一条测试条内（特殊情况可能需要 多条）。然后将线宽为计算值的置于板中间。两边的线宽等差排列各四条。 比如：一阻抗要求为50欧姆。计算线宽为0.15毫米。我们将如下排列：
基于动力学参数辨识的阻抗控制研究
基于动力学参数辨识的阻抗控制研究一、内容概要阻抗控制是一种广泛应用于电力系统的控制方法，它可以通过对系统参数的实时辨识和调整，实现对系统阻抗的优化控制。
本文主要研究了基于动力学参数的阻抗控制方法，旨在提高阻抗控制的效果和稳定性。
首先我们分析了阻抗控制的基本原理和方法，以及在电力系统中的实际应用。
然后针对阻抗控制中的关键技术问题，如参数辨识、模型建立和控制器设计等，进行了深入的研究和探讨。
通过对比分析不同方法的优缺点，我们选择了一种具有较高性能和实用性的阻抗控制策略。
接下来我们以某变电站为例，对该阻抗控制策略进行了仿真验证。
通过实际运行数据和仿真结果的对比分析，证明了所提出的方法的有效性和可行性。
我们对未来阻抗控制研究的方向和发展趋势进行了展望，并提出了一些改进和完善的建议。
1. 研究背景和意义随着科技的飞速发展，电力系统和电气设备的性能参数辨识技术越来越受到人们的关注。
阻抗控制作为一种先进的电力系统控制策略，已经在许多电力系统中得到了广泛应用。
然而如何准确地识别和估计系统的动力学参数，对于提高阻抗控制的性能和稳定性具有重要意义。
阻抗控制是一种基于系统动力学特性的控制方法，它通过对系统参数进行辨识和优化，使得系统在运行过程中能够更好地满足预定的性能指标。
然而由于电力系统和电气设备的结构复杂、运行环境多变以及故障模式多样等因素的影响，系统的动力学参数往往难以直接测量。
因此研究阻抗控制中的关键动力学参数辨识问题，对于提高阻抗控制的准确性和可靠性具有重要的理论和实际意义。
本文的研究对于推动阻抗控制技术的发展具有重要的理论和实践价值。
我们相信通过对阻抗控制中动力学参数辨识的研究，将有助于提高阻抗控制的性能和稳定性，为电力系统和电气设备的高效、安全、可靠运行提供有力保障。
2. 国内外研究现状阻抗控制是一种非常重要的电力系统控制方法，它可以有效地提高系统的稳定性和可靠性。
近年来随着电力系统的不断发展和升级，阻抗控制技术也得到了广泛的应用和研究。
阻抗控制指引
4.6.3.3.1.3 图形注释：
（1）参考层与阻抗线在同一层面，即阻抗线被周围GND/VCC包围，周围GND/VCC即为参考层面。
4.4 阻抗影响因素：
4.4.1 Er：介质介电常数，与阻抗值成反比，介电常数按新提供的《板材介电常数表》计算。
4.4.2 H1，H2，H3...:线路层雨接地层间介质厚度，与阻抗值成正比。
4.4.3 W1：阻抗线先底宽度；W2阻抗线线面宽度，与阻抗值成正比。
A：当内层底铜为HOZ时，W1=W2+0.3mil;内层底铜为10Z时，W1=W2+0.5mil;当内层底铜为20Z时，W1=W2+1.2mil。
4.6.3.1.1测试COUPON主要参数：A：测试孔直径∮1.20MM（2X/COUPON）,此为测试仪探头大小；B：测试定位孔：统一按∮2.0MM制作（3X/COUPON）,锣板定位；C：两测试孔间距为：3.58MM
4.6.3.1.2 图形注解：
4.6.3.13设计COUPON注意事项：
1）保护线与阻抗线直径距需大于阻抗线宽。
4.3阻抗匹配的三个要素：
4.3.1输出阻抗（原始主动零件）→特性阻抗（信号线）→输入阻抗（被动零件）
↓（PCB板）
阻抗的匹配
4.3.2 当信号在PCB上传输时，PCB板的特性阻抗必须与头尾元件的电子阻抗相匹配，一但阻抗值超出公差，所传出的信号能量将出现反射、散射、衰减或延误等现象，从而导致信号不完整，信号失真。
2.2.3共面阻抗：英文coplanar impedance,指信号线在其周围GND/VCC（信号线到其两侧GNE/VCC间距相等）之间传输时所测试到的阻抗。
基于力的阻抗控制matlab
基于力的阻抗控制是指通过在机器人末端施加一定的阻抗，使得机器人可以根据外部施加的力进行相应的运动和控制。
这种控制方式在工业机器人、医疗机器人和服务机器人等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍基于力的阻抗控制的原理和实现方法，并利用Matlab对其进行模拟和仿真。
一、力的阻抗控制的原理1.1 阻抗控制概述阻抗控制是一种通过控制系统对外界施加的力进行灵活调节的控制方法。
在机器人领域，阻抗控制可以使机器人在与环境或操作者交互的过程中保持稳定和灵活性，从而实现更高效和更安全的操作。
1.2 力的阻抗模型力的阻抗模型是描述机器人与外部力交互过程中动力学关系的数学模型。
在力的阻抗模型中，通常包括质量、阻尼、弹簧等参数，用来描述机器人对外部力的响应特性。
二、基于力的阻抗控制的实现方法2.1 阻抗控制器设计在实际的应用中，需要设计一个合适的阻抗控制器来控制机器人的运动。
阻抗控制器需要考虑机器人的动力学特性和外部力的变化情况，通过控制机器人的关节位置或关节力矩来实现对外部力的精确控制。
2.2 力传感器的应用为了实现基于力的阻抗控制，通常需要在机器人末端安装力传感器，用来实时监测外部施加的力，并将其反馈给控制系统。
通过力传感器的应用，可以更精确地控制机器人与外部环境的交互过程。
三、Matlab在基于力的阻抗控制中的应用3.1 Matlab在控制器设计中的应用Matlab是一种广泛应用于控制系统设计和仿真的工具。
在基于力的阻抗控制中，可以利用Matlab对控制器进行设计和参数调整，通过仿真分析来验证控制器的性能和稳定性。
3.2 Matlab在力的阻抗模型建模中的应用通过Matlab可以方便地建立力的阻抗模型进行仿真分析，进而分析机器人在外部力作用下的运动特性和响应特性。
这对于控制系统的设计和优化具有重要意义。
3.3 Matlab在力传感器数据处理中的应用利用Matlab可以方便地对力传感器采集到的数据进行处理和分析，从而实现对外部力的实时监测和反馈控制。
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P5/P29
阻抗控制需求決定條件
工作頻率(影響rise time)
傳輸線之長度 ( 造成propagation delay )
P18/P29
阻 抗 影 響 之 因 素
* *
A. 介質常數(Dk): 由原物料決定. B. 線路厚度(T): 由原物料或製程能力決定(PLATING)
*
C. 線寬(W): 由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH…..)
*
D. 層間絕緣厚度(H): 由製程能力決定(PREPREG厚度, 殘銅率)
P21/P29
Layer count :6 LAYERS Line/space : 5 /5 mil
L3 S
prepreg 7630 L4 S L5 V prepreg 2116
0.008"1/1,FR-4
L6 S
COPPER FOIL 0.5 OZ
Spec :4.2 +/- 0.2
SM厚度 介質 常數 阻抗值Ω 相差Ω
奇模阻抗 (Odd Mode Impedance)
(“當兩導線做差動使用時,任一導線對大地之間的阻抗") (= 1/2倍 特性阻抗;= 1/2倍 差動阻抗)
")
偶模阻抗 (Even Mode Impedance)
(“當兩導線用來傳輸兩完全相同且極性一致的信號時 ,
") (= 其任一導線對大地之間的阻抗 2 倍 共模阻抗)
提升.
P16/P29
樹脂含量與介電常數關係圖
6.30 5.90 5.50 5.10 4.70
Dielectric constant at 1 Mhz
52%Resin=4.34
4.30 3.90 3.50 3.10
3.45
0 1
20 2
40 3
60 4
80 5
100 6
Resin content% By Weight
"
5 mil
"
4.2
"
0.4 mil 0.7 mil
51.77Ω
51.37Ω
0.0Ω
-0.4Ω
"
"
"
"
1.0 mil
51.02Ω -0.75Ω
線路寬度之影響
L1 S COPPER FOIL 0.5 OZ prepreg 2116 L2 G 0.008"1/1,FR-4 L3 S prepreg 7630 L4 S L5 V prepreg 2116 L6 S COPPER FOIL 0.5 OZ
P22/P29
Layer count :6 LAYER Line/space : 5 /5 mil
0.008"1/1,FR-4
S/M spec: 0.4 -1.0 mil
介質 常數 SM 厚度 阻抗值Ω 相差Ω
L1-L2 Line 銅厚度 (pp厚度) width Comp.side
4 mil
"
1.9 mil
( A/W Design)
基板,膠片管制( Material,Preperg Control) 壓合厚度管制 電鍍厚鍍管制 線寬蝕刻管制
(Laminate Thickness Control)
Microsection Inspection Microsection Inspection Microsection Inspection T. D. R. Measurement
STRIPLINE
POWER/GROUND
A D A W
SIGNAL
STRIPLINE
POWER/GROUND
A T D W
SIGNAL
T
A
POWER/GROUND
POWER/GROUND
P14/P29
名 詞 定 義 :
何謂 “ 條線式 ” ( Stripline ) ?
此類結構有下列優點: .只有單一內層線路,可以避免一般兩張內層線路彼此相鄰,因 其於高頻率下很容易產生干擾(cross talk). .降低EMI,使此種干擾趨近於零.
阻抗影響因素示意圖
P19/P29
*多层板用基板材料的绝缘厚度的精度的高低，对Ｚ０精度控制是 最重要的影响因素。其次是导体的宽度。
P20/P29
特性阻抗因素之相互關係
* 線 寬 (W) (與阻抗 Z 之關係為 線寬↑& 特性阻抗↓ 線寬↓& 特性阻抗↑ * 線 厚 (T) (與阻抗 Z 之關係為 線厚↑& 特性阻抗↓ 線厚↓& 特性阻抗↑
P23/P29
Layer count :6 LAYER Line/space : 5 /5 mil
0.008"1/1,FR-4
Line spec: +/- 0.5 mil
P12/P29
名 詞 定 義 :
何謂 “ 微條線 ” ( Microstrip )
?
意指PCB之外層Trace,經一介電物質鄰接一整片平面 (solid plane).Microstrip方式提供PCB上之RF壓制, 同時也可容許比 stripline較快之clock及邏輯訊號. 此較快之clock及邏輯訊號是因為較小之耦合電容及 較低之空載傳輸延遲.Microstrip的缺點是此PCB外 部信號層會幅射RF能量進入環境,除非在此層之上下 加入金屬屏蔽.
STRIPLINE
POWER/GROUND
A D A W
SIGNAL
STRIPLINE
POWER/GROUND
A T D W
SIGNAL
T
A
POWER/GROUND
POWER/GROUND
名 詞 定 義 :
某一介質材料的電容ε,與相同條件下以真空為介質之
P15/P29
何謂 “ 介質常數 ” ? ( Dielectric Constant,Dk ) 電容εo,兩者之比值(ε/εo)稱為該材料的介質常數 Dielectric Constant,又稱透電率 Permittivity .日 文名詞為誘電率.
P3/P29
在磁場區裡之條線 (STRIPLINE )
磁場 靜電場
*注意: 當電流流動時其磁場就產生. 當有電壓時其靜電場就產生.
P4/P29
阻抗概念
直流电的电流通过一个导体时会受到一个阻力 ，这个阻力称为电阻（Ｒ）。
電路對流經其中已知頻率之交流電流,所產生的 總阻力稱為阻抗(Z).即跨於電路(含裝配之元件 )兩點間電位差與其間電流的比值;由電阻與電 抗組成.電抗由感抗與容抗二者復合
L1-L2 Line 銅厚度 (pp厚度) width Comp.side
4 mil
"
1.9 mil 5 mil
" "
0.4 mil
"
4.2
4.0
51.77Ω
52.96Ω
0.0Ω
1.19Ω
"
"
"
"
3.8
54.23Ω
2.46Ω
防焊厚度之影響
L1 S COPPER FOIL 0.5 OZ prepreg 2116 L2 G 0.008"1/1,FR-4 L3 S prepreg 7630 L4 S L5 V prepreg 2116 L6 S COPPER FOIL 0.5 OZ
單位體積的絕緣體,在單位電位梯度下所能儲蓄靜電能
量的多寡.也稱透電率,絕緣板材透電率愈大(表品質愈不 好),而兩逼近之導線中有電流工作時,就愈難徹底絕緣, 也就愈容易產生漏電.目前各板材中以鐵氟龍(PTFE),在 1MHz頻率下介質常數的2.5為最好,FR-4約4.2
每降低10%的Dk值,可以達成大約5%特性阻抗的
所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制.
P6/P29
傳輸線構成之三要素
訊號線
+
介質層
+
接地層
傳輸線
高頻情況下,導線的作用不僅僅是導通,而須考慮保證電子電路的 信號完整性(Signal Integration,SI)從而滿足電路功能性要求, 所以應把導線看成傳輸線(Transmisson Line)從而考慮電路中導 線間的電磁感應對信號的影響
P1/P29
阻抗控制設計與運用
W
SIGNAL
T
POWER/GROUND A D W
SIGNAL
A POWER/GROUND
T
A
POWER/GROUND
2003.03.18 Jimmy Huang 黃志明
P2/P29
前 言
隨著科技的發展,尤其在積體電路的材料(GA,As substrate)之進 步,使運算速度有顯著提昇,促使積體電路走向高密度(gates of 1um or less)、小體積,單一零件(single chip computer),這些都導 致今日及未來的印刷電路板走向高頻響應(high clock freguency), 高速率數位電路之運用,也就是必須控制線路的阻抗(signal impedance)、低失真(low dielectric losses)、低干擾(reduced noise) 及低串音(reduced crosstalk)及消除電磁干擾 EMI(electromagnetic interference).
1 W 1 T
)