特性阻抗教程
特征阻抗计算公式
特征阻抗计算公式
特性阻抗计算公式推导过程
传输线路的阻抗特性""Zo是指波在传输线中电压振幅和电流振幅的比率。
是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是阻止电流通过导体的一一种电阻名称，它不是常规意义上的直流电阻。
一条电缆的特性阻抗是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性。
假设--根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一-频率下的阻抗称为“特性阻抗”(Characteristic Impedance)。
这些参数是由诸如导体尺寸、导体间的距离以及电缆绝缘材料特性等物理参数决定的。
测量特性阻抗时，可在电缆的另一-端用特性阻抗的等值电阻终接，其测量结果会跟输入信号的频率有关。
特性阻抗的测量单位为欧姆。
在高频段频率不断提高时，特性阻抗会渐近于固定值。
例如同轴线将会是50或75欧姆;而常用非屏蔽双绞线的特性阻抗为100欧姆，屏蔽双绞线的特性阻抗为150欧姆。
特征阻抗如何计算
特征阻抗是对于交流信号（或者说高频信号)来说的。
PCB走线中特征阻抗计算公式:。
关于同轴电缆特性阻抗的测试方法
关于同轴电缆特性阻抗的测试方法自动化工程学院 闵亚军 201421070142摘要：特性阻抗是指当电缆无限长时电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗，特性阻抗是射频同轴电缆传输的重要参数之一。
本文主要介绍几种同轴电缆特性阻抗的常用测试方法，包括TDR(时域测试法)、史密斯图法、谐振频率法，并简单介绍其基于的原理。
关键字：同轴电缆 特性电阻 时域测试法 史密斯图法引言特性阻抗是指当电缆无限长时电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗，它是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性，正常的物理运行依靠整个系统电缆与连接器具有恒定的特性阻抗。
传输线匹配的条件就是线路终端的负载的阻抗正好等于该传输线的特性阻抗，此时没有能量的反射，因而有最高的传输效率，相反，传输效率会受到影响，所以特性阻抗值是整个传输回路中非常重要的一个参数。
接下来将简单介绍下测试这一参数的各种方法及其所基于的原理。
一、特性阻抗同轴电缆的特性阻抗定义为：入射电压跟入射电流的比值或者反射电压跟反射电流的比值，所以也称作波阻抗。
通过传输线理论的推导 ，我们可以很容易地得到特性阻抗的公式 ：Cj G L j R Z c ωω++= （1） 输人阻抗定义为从电缆的某一个方向看进去，其电压和电流的比值 。
局部特性阻抗：电缆沿线长度方向上各点的特性阻抗。
平均特性阻抗：为特性阻抗在高频时的渐进值。
平均特性阻抗是沿线的所有局部特性阻抗的算术平均值。
二、常用测试方法2.1 时域测试法TDR(time domain reflection ，时域测试法)是一种通用的时域测试技术，广泛应用于PCB 、电缆、连接器等测试领域。
这种技术可以测出传输线的特性阻抗，并显示出每个阻抗不连续点的位置和特性(阻抗、感抗和容抗)。
相对于其他技术，TDR 能够给出更多的关于系统宽带相应的信息。
TDR 基于一个简单的概念：当能量沿着媒介传播时，遇到阻抗变化，就会有一部分能量反射回来。
PCB阻抗计算教程
半固化片(即PP),一般包括:106,1080,2116,7628等,其厚度为:106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.
当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.
Si9000m增加了增强型建模功能，以便预测多介质PCB层的最终阻抗，同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。建模时常常忽略了表面涂层，Si9000m模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。这是一种更好的解决方案，可根据电路板采用的特殊阻焊方法进行定制。新的Si9000m还提取偶模阻抗和共模阻抗。（偶模阻抗是当两条传输线对都采用相同量值、相同极性的信号驱动时，传输线一边的特性阻抗。）在USB2.0和LVDS等高速系统中，越来越需要控制这些
特性阻抗之原理与应用
特性阻抗之原理與應用Characteristic Impedance一、前題1、導線中所傳導者為直流（D.C.）時，所受到的阻力稱為電阻（Resistance），代表符號為R，數值單位為“歐姆”（ohm,Ω）。
其與電壓電流相關的歐姆定律公式為：R=V/I；另與線長及截面積有關的公式為：R=ρL/A。
2、導線中所傳導者為交流（A.C.）時，所遭遇的阻力稱為阻抗（Impedance），符號為Z，單位仍為Ω。
其與電阻、感抗及容抗等相關的公式為：Z =√R2 +(XL—Xc)23、電路板業界中，一般脫口而出的“阻抗控制”嚴格來說并不正确，專業性的說法應為“特性阻抗控制”（Characteristic Impedance Control）才對。
因為電腦類PCB線路中所“流通”的“東西”并不是電流，而是針對方波訊號或脈沖在能量上的傳導。
此種“訊號”傳輸時所受到的“阻力”另稱為“特性阻抗”，代表的符號是Zo。
計算公式為：Zo = √L/C ，（式中L為電感值，C為電容值），不過Zo的單位仍為歐姆。
只因“特性”的原文共有五個章節，加上三個單字一并唸出時拗口繞舌十分費力。
為簡化起見才把“特性”一字暫時省掉。
故知俗稱的“阻抗控制”，實際上根本不是針對交流電“阻抗”所進行的“控制”。
且即使要簡化掉“特性”也應說成Controlled Impedance，或阻抗匹配才不致太過外行。
圖1 PCB元件間以訊號（Signal）互傳，板面傳輸線中所遭遇的阻力稱為“特性阻抗”二、需做特性阻抗控制的板類電路板發展40年以來已成為電機、電子、家電、通信（含有線及無線）等硬體必備的重要元件。
若純就終端產品之工作頻率，及必須阻抗匹配的觀點來分類時，所用到的電路板約可粗分為兩大類：1、高速邏輯類：早期資訊工業（Information Technology Industry）在作業速度還不是很快時，電路板只是一種方便零件組裝與導通互連（Interconnection ）的載板或基地而已。
连接器 特征阻抗 测试方法
连接器特征阻抗测试方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：连接器是电子设备中广泛应用的一种元件，它们的特征阻抗是连接器性能的一个重要指标。
特征阻抗是指在无限长的传输线上单位长度的电阻性能，是影响信号传输质量和稳定性的重要参数之一。
测量连接器的特征阻抗需要依靠特定的测试方法，下面我们就来介绍一下连接器特征阻抗的测试方法。
一、特征阻抗的定义和作用特征阻抗是指传输线上单位长度内的电阻性能，通常用Z0表示，是连接器本身的一个固有属性。
特征阻抗的大小直接影响到信号传输的速度和质量，对于高频信号的传输特别重要。
当连接器的特征阻抗与传输线的特征阻抗不匹配时，会出现信号波形失真和反射现象，影响信号传输的可靠性和稳定性。
二、特征阻抗的测量方法1、时域法时域法是比较直观和简单的连接器特征阻抗测试方法，主要通过测量连接器上的反射波来计算特征阻抗。
具体测试步骤如下：（1）连接测试仪器：在测试仪器上连接信号源和接收器，连接被测连接器。
（2）发射测试信号：向被测连接器中发送测试信号，记录输入信号波形。
（3）测量反射波：测量连接器上的反射波形，根据反射波和输入信号的差异计算特征阻抗。
时域法的优点是操作简单，可以直观地了解连接器的特征阻抗情况，但缺点是对测试环境的要求较高，影响测试结果的准确性。
2、频域法（2）设置频谱分析参数：设置频谱分析仪的参数，包括频率范围、分析带宽等。
（3）测量S参数：通过频谱分析仪测量连接器的S参数，根据S 参数计算出特征阻抗。
频域法的优点是测量精度高，适用于高频信号传输特性测试，但其缺点是需要较复杂的仪器和操作技术。
三、连接器特征阻抗测试的注意事项1、测试环境要求高：连接器特征阻抗测试需要在无反射环境中进行，测试仪器和连接线的质量及性能对测试结果有极大影响。
2、注意连接方式：连接方式的不同会影响测试结果，必须确保连接器与测试仪器之间的连接有效且稳定。
3、多次验证：为了确保测试结果准确可靠，建议进行多次测试，取平均值作为最终结果。
用网络分析仪 E5071C 测试差分特性阻抗的操作指导书
差分特性阻抗测试操作指导书•内容–测试设备和夹具–SOP1:测试方法1（第一种校准测试方法）–说明1–说明2–SOP2:测试方法2（第二种校准测试方法）1.测试设备1.E5071C带TDR选件2.ECAL电子校准件N4433A3.测试电缆（连接仪器）2.测试夹具1.SFP+测试夹具3.被测电缆1.SFP+电缆•1.设备接电源，开机，预热30分钟•2.按preset复位•3按OK或者按仪器面板上enter•4点击点击点击点击点击点击•5点击点击点击点击点击提示接ECAL•64个端口接ECAL1点击3点击2校准完成后有绿色对勾双击Tr3，设置并校准risetime 阻抗测试条件非常重要！点击TDD11•71.2端口接上治具加上夹具后的曲线点击,测量risetime测量risetime 值1点击选取标准2点击3输入值按OK 1调试输入不同数字直到满足200ps 测试条件设置完成。
输入188时测试值200ps 假设risetime=200ps(20%-80%)调试输入188能满足200ps 的要求2完成后双击TR3此处也可调节刻度，其他步骤中调节也可以，灵活点•82点击点击输入文件名字，方便下次掉档案测试，不需再校准点击save 双击TR1测试前输入并检查是否188ps 非常重要夹具位置开路1去掉沟•9插入被测物被测物阻抗解释比如夹具位是0.6ns.那marker点输2.6ns,阻抗是100.8ohms.那我们给客户写成100.8ohms@1ns（200ps(20%-80%)）或者多增加几个marker点，会显得非常专业测试条件1ns哪一位置的阻抗增加marker点,按仪器面板的marker,再输入时间点，按enter也可增加最大最小的marker点1.存储图片2.存储CSV格式数据测试完成请注意另外如果仪器3.4端口接差分，此时可以双击TR5曲线，设置好risetime后，也可测试阻抗•下次测试同一款产品，就直接调取档案即可点击找到档案，点open•关于校准–手册中的校准方法只针对测试阻抗。
PCB特性阻抗设计指导
PCB特性阻抗设计指导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，这里就电子学的领域出发解析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箕及质量中之能量，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。
在本文中，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消，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。
可使电抗值互相抵消，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。
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， L 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(carbon composite resistor)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。
特性阻抗之诠释与测试
特性阻抗之詮釋與測試>>回首頁>>回PCB專頁一. 前言抽象又複雜的數位高速邏輯原理，與傳輸線中方波訊號的如何傳送，以及如何確保其訊號完整性（Signal Integrity），降低其雜訊（Noise）減少之誤動作等專業表達，若能以簡單的生活實例加以說明，而非動則搬來一堆數學公式與難懂的物理語言者，則對新手或隔行者之啟迪與造福，實有事半功倍舉重若輕之受用也。
然而，眾多本科專業者，甚至杏壇為師的博士教授們，不知是否尚未真正進入情況不知其所以然？亦或是刻意賣弄所知以懾服受教者則不得而知，或是二者心態兼有之！坊間大量書籍期刊文章，多半也都言不及義缺圖少例，確實讓人霧裡看花，看懂了反倒奇怪呢！筆者近來獲得一份有關阻抗控制的簡報資料，係電性測試之專業日商HIOKI所提供。
其內容堪稱文要圖簡一看就懂，令人愛不釋手。
正是筆者長久以來所追求的境界，大喜之下乃徵得原著“問港建”公司的同意，並經由港建公司廖豐瑩副總的大力協助，以及原作者山崎浩（Hiroshi Yamazaki）及其上司金井敏彥（Toshihiko Kanai）等解惑下，得以完成此文，在此一併感謝。
並歡迎所有前輩先進們，多多慨賜類似資料嘉惠學子讀者，則功在業界善莫大焉。
《》二 .將訊號的傳輸看成軟管送水澆花2.1 數位系統之多層板訊號線（Signal Line）中，當出現方波訊號的傳輸時，可將之假想成為軟管（hose）送水澆花。
一端於手握處加壓使其射出水柱，另一端接在水龍頭。
當握管處所施壓的力道恰好，而讓水柱的射程正確灑落在目標區時，則施與受兩者皆歡而順利完成使命，豈非一種得心應手的小小成就？2.2 然而一旦用力過度水注射程太遠，不但騰空越過目標浪費水資源，甚至還可能因強力水壓無處宣洩，以致往來源反彈造成軟管自龍頭上的掙脫!不僅任務失敗橫生挫折，而且還大捅紕漏滿臉豆花呢！2.3 反之，當握處之擠壓不足以致射程太近者，則照樣得不到想要的結果。
特性阻抗培训教材
阻抗的测试
TDR（时域反射仪）（28ohm、50ohm、 TDR（时域反射仪）（28ohm、50ohm、 75ohm、100ohm） 75ohm、100ohm） COUPON
常见的不合理阻抗控制要求
参考平面无法确定，或参考平面不连续 同一层的100ohm差分线与50ohm单线设 同一层的100ohm差分线与50ohm单线设 计为等线宽（两者参考平面相同） 同一层50ohm单线线宽大于100ohm差分 同一层50ohm单线线宽大于100ohm差分 线宽（两者参考平面相同） 假多层阻抗控制 高成本的阻抗控制要求（成品率，材料） 其它未经预算的阻抗控制要求
叠层设计的原则
满足信号完整性的要求以及较好EMC性 满足信号完整性的要求以及较好EMC性 能 叠层结构对称 好的加工性 较低的成本
阻抗控制方案的确定
先外层后内层 先根据线宽确定介质层厚度、后对线宽微调 先确定与信号层与平面层之间的介质层厚度， 再确定信号层之间的介质层厚度，最后确定平 面层之间的介质层厚度 实例---8层板，FR实例---8层板，FR-4，板厚1.6mm， 板厚1.6mm， 排布为S 排布为S-G-S-P-G-S-G-S 内外层所有信号层7mil线50ohm+/内外层所有信号层7mil线50ohm+/-10% 所有信号层6/10mil差分线100ohm+/所有信号层6/10mil差分线100ohm+/-10%
基本参数及其与阻抗之间的关系 H↑、H1 1/2H（H1为与内层信号层相 1/2H（H1为与内层信号层相 邻的介质层厚度）、 W(W1)↓、 S↑、 T↓、 Er↓ W1)↓ Er↓ ==》Zo↑ ==》Zo↑
设计一个阻抗控制方案所需要 的基本信息
层数 板厚、板材 信号层、平面层（包括地、电层）的排 步顺序 阻抗控制线的模式及其所在层次、线宽/ 阻抗控制线的模式及其所在层次、线宽/ 间距及阻抗值的要求 其他的特殊要求信息如特殊的参考层
阻抗板”特性阻”基础知识培训教材
阻抗板”特性阻”基础知识培训教材一、特性阻抗的定义1、实例片段（软管送水浇花）1．1一端手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头。
当握管处所施压的力道恰好，而让水柱的射程正确洒落在目标区时，则施与受两者皆欢1．2然而一旦用力过度水注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源，甚至还可能因强力水压无处宣泄，以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱1．3反之，当握处之挤压不足以致射程太近者，则照样得不到想要的结果。
过犹不及皆非所欲，唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜2、特性阻抗：当某讯号方波，在传输线组合体的讯号线中，以高准位（High Level）的正压讯号向前推进时，则距其最近的参考层（如接地层）中，理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行（等于正压讯号反向的回归路径Return Path），如此将可完成整体性的回路（Loop）系统。
该“讯号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结，即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现的瞬间阻抗值（Instantanious Impedance），此即所谓的“特性阻抗”。
当电路板中的金属导线采用交流电进行信号传输时，所遇到的阻力称为阻抗二、特性阻抗的计算方法2．1是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽（w）、线厚（t）、介质厚度（h）与介质常数（Dk）都扯上了关系。
此种传输线之一的微带线其图示与计算公式如下：Z0：印刷导线的特性阻抗εr：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2．2 用电子软件计算阻抗值(英国Porar公司软件)三、影响阻抗值的因素3.1铜箔厚度对Z0的影响从公式可看出铜箔厚度也是影响Z0的一个重要因素，铜箔厚度越大，其特性阻抗就越小，但其变化范围相对是较小的。
如图2所示。
3.2导线宽度对Z0的影响3.2.1由于合适选定基板材料和完成PCB设计之后，介质常数、介质宽度和导线宽度等三个参数基本上相对固定下来了3.2.2高频信号和高速数字(逻辑)信号从驱动组件传送出来并经过PCB信号传输线送到接受组件处，这就是一种信号传输过程。
特性阻抗计算公式推导过程
特性阻抗计算公式推导过程特性阻抗是指电磁波在介质界面上传播时的电磁特性。
它描述了电磁波在界面上的电场和磁场之间的关系。
特性阻抗的计算方法可以通过推导沿法线传播的电磁波的电场和磁场分别与其幅度、相位之间的关系而得到。
假设电磁波在介质边界上沿法线传播，具有电场E和磁场H，介质1的特性阻抗为Z1，介质2的特性阻抗为Z2、根据电磁场的麦克斯韦方程组，可以得到以下关系：1.电场E的分布具有以下形式：E1=E11*e^(-jβ1z)+E12*e^(jβ1z)E2=E21*e^(-jβ2z)+E22*e^(jβ2z)其中，E11和E21分别为E的入射分量，E12和E22分别为E的反射分量，β1和β2为介质1和介质2的相位常数，z为沿法线方向的传播距离。
2.磁场H的分布具有以下形式：H1=H11*e^(-jβ1z)+H12*e^(jβ1z)H2=H21*e^(-jβ2z)+H22*e^(jβ2z)其中，H11和H21分别为H的入射分量，H12和H22分别为H的反射分量。
在介质边界上，满足以下边界条件：1.平行电场分量的边界条件：E1+E2=E32.平行磁场分量的边界条件：H1+H2=H3其中，E3和H3分别为介质1和介质2中电磁波传播方向的电场和磁场。
通过将电场和磁场的分布式代入边界条件，可以得到以下关系：E11+E12=E21+E22H11+H12=H21+H22(E11-E12)/Z1=(E21-E22)/Z2(H11-H12)/Z1=(H21-H22)/Z2将第一个和第二个等式相加，可以得到：E11+E12+H11+H12=E21+E22+H21+H22根据能量守恒定律，入射电磁波和反射电磁波的总功率应该相等，即：1/2*(，E11，^2+，E12，^2+，H11，^2+，H12，^2)=1/2*(，E21，^2+，E22，^2+，H21，^2+，H22，^2)将上述等式代入最后一个等式中，可以得到：(Z1/Z2)*(，E11，^2+，E12，^2-，H11，^2-，H12，^2)=，E21，^2+，E22，^2-，H21，^2-，H22，^2由于左边的表达式实际上是电场与磁场之比的平方，因此可以将上述等式化简为：(Z1/Z2)*(，E1，^2-，H1，^2)=，E2，^2-，H2，^2根据电磁波的特性，我们知道E/H=Zc，其中Zc为电磁波在介质中的传播速度(Z1/Z2)*(，E1，^2-，H1，^2)=(，E2，^2-，H2，^2)*(Zc^2/Z1Z2)将上式中的E和H分别替换为E的入射和反射分量的平方和H的入射和反射分量的平方之和，得到：(Z1/Z2)*(，E11+E12，^2-，H11+H12，^2)=(，E21+E22，^2-，H21+H22，^2)*(Zc^2/Z1Z2)最后，我们再根据特性阻抗的定义，即入射波和反射波之比的平方为特性阻抗的平方，可以得到：(Z1/Z2)*(，E11+E12，^2-，H11+H12，^2)=(，E21+E22，^2-，H21+H22，^2)经过推导，我们得到了特性阻抗计算的公式。
CadencePCBSI分析特性阻抗教程
1、概要在进行PCB SI的设计时，理解特性阻抗是非常重要的。
这次，我们对特性阻抗进行基础说明之外，还说明Allegro的阻抗计算原理以及各参数和阻抗的关系。
2、什么是特性阻抗？2.1、传送线路的电路特性在高频率(MHz)信号中，把传送回路作为电路。
2.1.1、电阻R电阻R是指普通的导线带有的欧姆电阻。
R = ρ・L / S[Ω] (S:横截面面积[m2]，L:导体长[m]，ρ:金属（铜）的电阻率[Ω*m])。
在高频频域范围内的话，根据表面效果和集合效果的影响，集中在导体表面电流流动，会使上面公式中的阻值变得更大。
2.1.2、电容C电容C是指积蓄在导体间电荷的量。
C = ε（S / d）[F]（ε:介电常数，S:导体的横截面积，d:导体间的距离)2.1.3、电感L电流流动的导线必定有磁通量发生，根据这个产生的自感。
L=0.002S[2.3lg(2s/w+t)+0.5][µH]S:导线长度(cm) W:导线宽度(cm) t:导线厚度(cm)2.1.4、电导G物体传导电流的本领叫做电导。
对导体间的介电特性的反抗成分，表示容易电流的程度。
G = 1 / R2.2、阻抗和特性阻抗的不同？阻抗表示电路部分对交变电信号流通产生的阻力，是传输线上输入电压对输入电流的比率值Z = V(x)/ I(x)特性阻抗特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。
简单地讲，无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗。
Z0 = √( (R + jωL) / (G + jωC) ) ≒√(L / C)(R<<ωL，G<<ωC)3、Allegro的特性阻抗计算原理3.1、在Layout Cross Section中阻抗计算PCB SI菜单的Setup >Cross-section<单线的特性阻抗计算方法>1、设定层结构和材料物质。
2、Width栏输入线宽的话，在Impedance栏会计算出特性阻抗。
高频特性阻抗讲解
六. NB Cable特性阻抗控制的实验数据分析
6.1 典型NB Cable用线的特性阻抗控制实验参数：
UL10064 FEP双绞线特性阻抗：100±10 ohms 线材规格 34#(7/0.06TC)*2C 外被OD 0.32mm OD公差 ±0.01mm 绞距(mm) 3±1mm UL10064 FEP双绞线特性阻抗：90±10 ohms 线材规格 34#(7/0.06TC)*2C 外被OD 0.32mm OD公差 ±0.01mm 绞距(mm) 3±1mm
四、同轴电缆的特性阻抗（Zc）计算
4.1 同轴电缆的特性阻抗(Zc)：
同轴电缆的一个回路是同轴对,它是对地不对称的.在金属往管(称为外导体)内配 置另一圆形导体(称为内导体),用绝缘介质使两者相互绝缘并保持轴心重合,这样所构 成的线对称同轴对。 4.1.1.对于铝箔斜包, 纵包可近似看作是理想外导体,计算如下:
4.1.2.编织外导体,绞线内导体同轴电缆的特性阻抗计算如下:
ZC
138
e
* lg(
D 1 .5 D w K 1* d
)
或
ZC
60
e
* ln(
D 1 .5 D w K 1* d
)
其中： D：外导体外径 d：内导体外径 Dw：编织导体直径 K1：导体结构修正系数
由上式可以看出，同轴电缆特性阻抗只与导体直径D和d、编织的导体直径Dw以 及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及线缆终端所接负 载阻抗无关。
5±1mm
30#(19/0.06TC)*2C
0.50mm
±0.01mm
5±1mm
六. NB Cable特性阻抗控制的实验数据分析
6.2 典型NB Cable用线特性阻抗选择计算表：
polar si9000阻抗计算教程
主题：阻抗计算公式、polar si9000(教程)给初学者的一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教!在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义传输线阻抗的由来以及意义传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路:从此图可以推导出电报方程取传输线上的电压电流的正弦形式得推出通解定义出特性阻抗无耗线下r=0, g=0 得注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义)特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出.Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来.叠层(stackup)的定义我们来看如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的Oz 的概念Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克)在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下介电常数(DK)的概念电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co之比为介电常数：ε = Cx/Co = ε'-ε"Prepreg/Core 的概念pp 是种介质材料,由玻璃纤维和环氧树脂组成,core 其实也是pp 类型介质,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有.传输线特性阻抗的计算首先,我们来看下传输线的基本类型,在计算阻抗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 个参考地,而带状线有2个参考地,如下图所示对照上面常用的8 层主板,只有top 和bottom 走线层才是微带线类型,其他的走线层都是带状线类型在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm,差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度. 在此假设板厚为1.6mm,也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我们假设以如下的叠层来走线先来计算微带线的特性阻抗,由于top 层和bottom 层对称,只需要计算top 层阻抗就好的,采用polar si6000,对应的计算图形如下:在计算的时候注意的是:1,你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)2,各厂家的制程能力不一致,因此计算方法不一样,需要和厂家进行确认3,表层采用coated microstrip 计算的原因是,厂家会有覆绿漆,因而没用surface microstrip 计算,但是也有厂家采用surface microstrip 来计算的,它是经过校准的4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀,因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)5,在此没计算出精确的60Ohm 阻抗,原因是实际制程的时候厂家会稍微改变参数,没必要那么精确,在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看再计算出L5 的特性阻抗如下图记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图,实际上的差异从字面来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2 在计算差分阻抗的时候和上面计算类似,除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距,在此不列出选用的图是在计算差分阻抗注意的是:1,在满足DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗,因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的)再考虑单端阻抗(通常板厂是不考虑的,实际做很多板子,问题确实不算大,看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)----------谨以此文怀念初学SI 的艰苦岁月特性阻抗公式(含微带线,带状线的计算公式)a.微带线(microstrip)Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为走线的铜皮厚度，H为走线到参考平面的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。
特性阻抗及传输常数ppt课件
1000 1200
参数转换表
1.5 800
[A] 1 1000
1.2
Zc1
A11A12 1000 A21A22
Zc2
A22A12 800 A21A11
11
又因为：ZC2
A22A12 A21A11
ln (A 1 1 A 2 2A 1 2 A 2 1)j
9
2、的物理意义： j
••
1 2
ln
U1
•
U2
I1
•
I2
1 ln U1 u1 I1i1 2 U2 u2 I2i2
1 2lnU U 2 1II1 2ej[ (u1u2)(i1i2)] 1 2 ln U U 2 1 I I1 2j1 2 [(u 1u 2 ) (i1i2 )]
+
解： 求A参数：
•
•
•
••
U 150 I1 0 10(I0 1I0 2)
•
•
••
U2
U 220I2 010(I0 1I0 2)
-
•
•
•
U 11500I11000I2
•
•
•
U 21000I11200I2
或
•
•
•
U 11.5U280I0 2
•
1•
•
I1 U21.2I2
1000
[Z]11500000
•
输入功率
I1
S1 U1I1 + • U1
•
I2
输出功率
N
+
•
U2
S2 U2I2
••
要使两端口网络损失能量最小，则应 U 2 I 2 最大。 •• U 1 I1
阻抗特性校验
阻抗特性校验实验步骤：
1、打开PW软件，选中距离保护（扩展）这一模块，点击保护区段，然后点击新建如下图
2、新建之后选中新建的Z1项目然后点击编辑
3、点击编辑后出现下图直接点上方的红叉号
4、然后选择保存，
5、保存后在阻抗动作边界区域找个地方双击就会出现如下图所示的红+号
6、然后点击边界搜素返回边界搜索界面，随后点击添加序列相就会出现下图所示的添加序列的小对话框
然后设置好初始角度、终止角度、角度步长、搜索线长度（大于额定阻抗值）点击确定。
7、点击系统参数回到系统参数对话框。
设置零序补偿系数和额定电压（凯发的零序补偿系
数为零）
8、点击开始实验。
注意事项：开始实验前要注意实验参数里面有个故障前时间和最大故障时间，故障前时间一
定要大于装置的返回时间保证装置可靠动作。
关于特性阻抗
关于特性阻抗**关于特性阻抗特性阻抗反应四端网络与负载的匹配条件。
所谓匹配，主要是指当一个负载与电源连接时，负载从电源获取最大功率的条件。
关于这一点在电工学中已有论述，此处只做简单的介绍。
如图2所示电路。
r 0r图2电源与负载的连接在这个无分支电路中，负载阻抗r 中所流过的电流及获得的功率很容易求出： I=rr E+011- P=2rI =202)(r r rE +21-当电源电势E 和r 0为给定以后，负载所接收的功率只决定于负载电阻r 的大小。
为了寻求负载电阻r 上获得最大功率的条件，即当P=P max 时，r 的阻值。
将21-式对r 求导数并令其为零()()()02240020=++-+=E r r r r r r r dr dP 31-求出：0r r =可见，要从给定的电源获得最大功率，就必须使负载的等效阻抗与电源的内阻相等。
这称为负载与电源的匹配。
如图3所示，当一个四端网络做为负载与电源连接时，若要从电源获取最大功率，则必须使四端网络的输入阻抗与电源的内阻相等，即Z 1=Z 入。
而若要使四端网络的负载从四端网络获取最大功率，则四端网络的输出阻抗必须与负载阻抗相等。
因此，当四端网络的输入、输出阻抗分别与电源和负载相等时，就在电源与负载之间传输了最大功率。
而这时四端网络的输入阻抗就称为特性阻抗。
Z f图3特性阻抗表示了四端网络本身传输最大功率的条件。
实际上它也是输入阻抗，只不过是输入阻抗的一个特例。
对称的四端网络，因输入阻抗和输出阻抗相等，则两端的特性阻抗也相等。
由图4可得Z 入1=Z 入2=Z C （Z C 为特性阻抗）。
图4的电路即为四端网络的等效电路。
根据该等效电路，可求出四端网络的特性阻抗。
z f图4由于当输入阻抗等于特性阻抗时，Z 入1=Z C ，于是有：()’’入Z Z Z Z Z Z Z Z Z C C C ++++==1整理上式，得：’ZZ Z Z C 22+=〈1—4〉用上式计算特性阻抗往往不方便。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗测试原理 特性阻抗测试原理
特性阻抗测试原理：
阻抗测试就是在示波器发出一种近似方波的脉冲后,同时接收其 反射波,然后将此两种脉冲波对比分析,从反射能量的大小得出阻 抗值,同时在荧光屏上显示出来(TDR输出信号传送到电路板,传送 到信号的线路,接受后，通过反射波上升或下降再与仪器本身所 放出的信号作对比,换算而得电路板的阻抗值) 主要组成：脉冲（阶跃）发生器＋高带宽示波器
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信号传输的三要素 信号传输的三要素
信号线
+
介质层
+
接地层
传输线
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 信号传输损耗示意 信号传输损耗示意
IMPEDENANCE CHANGE
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 磁场、静电场关系 磁场、静电场关系
磁场 静电场
注意：当电流流动时其磁场就产生 当有电压时其静电场就产生 Impedance_control
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗定义 特性阻抗定义
嵌入 差分 阻抗 涂覆 差分 阻抗 对称 嵌入 单端 偏移 单端 阻抗 涂覆 单端 阻抗 嵌入 单端 阻抗
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 常 常 用 用 特 特 性 性 阻 阻 抗 抗 模 模 块 块
嵌入 共面 阻抗 偏移 共面 阻抗 异面 差分 阻抗 涂覆 表面 共面 对称 嵌入 差分 偏移 差分 阻抗
特征： 特征： 1.电场只在PCB板内，较易控制阻抗； 1.电场只在PCB板内，较易控制阻抗； 2.传输速度较慢（约185ps/inch）； 2.传输速度较慢（约185ps/inch）； 3.介电常数较高； 3.介电常数较高； 4.在PCB里面，不容易受到干扰； 4.在PCB里面，不容易受到干扰； 5.较低密度的布线。 5.较低密度的布线。
差分传输线具有两种独特的传播方式，每种方式都有自己的特性 阻抗，分别称为奇模阻抗（Odd mode）和偶模阻抗（Even mode）
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差分阻抗是指在差分驱动时在两条传输线中测试到的阻抗。 线路1与线路2同时施加差分互补的信号，在任一导线测试到的阻抗称为奇模 阻抗(Odd Mode Impedance) 。 ZDifferential＝2×Zodd 线路1与线路2同时施加相同的信号，在任一导线测试到的阻抗称为偶模阻抗 (Even Mode Impedance) 。 共模阻抗（Common mode Impedance）是指并连在一起的线路的阻抗，是偶 模阻抗的一半。ZCommon＝1/2×ZEven
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特性阻抗
POWER/GROUND W A SIGNAL A A POWER/GROUND T D SIGNAL T W
POWER/GROUND
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 背 背 景 景
传统PCB人们关注的只是金属导线的“通”、“断”、“短路”、“绝缘” 等情况，但是随着科技技术的发展、集成电路集成度的提高和应用，电 路的工作速度越来越快，信号传输频率和速度越来越高，PCB导线已不 仅是器件的载体和互连工具，它应该必须起着传输高性能信号的角色， 将输出的信号完整、准确地传送到接收器件的输入端。于是原来简单的 导线，逐渐转变成高频类（射频类，Radio Frequency，R.F.）与高速 类（逻辑类，High Speed Logic，L.F.）用途复杂的传输线。一般当信 号频率达200～300MHZ以上时，对PCB线路的要求就会变得更加严格。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗相关名词 特性阻抗相关名词
介电常数(εr):电极间充以某种物质时的电容与同样构造的真空 电容器的电容之比。当εr大时，储存电能能力大，电路中的电 信号出纳书速度就会降低。
介质损耗tanδ:电介质材料在交变电场的作用下，由于发热损耗 的能量。εr和tanδ是成正比的。
微带线（Microstrip）结构
4.在PCB表面，较容易受到干扰； 4.在PCB表面，较容易受到干扰； 5.可以高密度布线。 5.可以高密度布线。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 常 常 用 用 特 特 性 性 阻 阻 抗 抗 模 模 块 块
A
INCIDENT ENERGY
B
TRANSMITTED ENERGY REFLECTED ENERGY
当A组件经由板面线路向B发出讯号,若该讯号线的线宽不均,造成特 性阻抗值上起伏变化时,则讯号的部分能量会反弹回A中去。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗控制的前提条件 特性阻抗控制的前提条件
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗测试 特性阻抗测试
时域反射器（TDR：Time Domain Reflectometry）:
测试印制电路板特性阻抗最常用的仪器，它允许阻抗随线路测 试的整个长度而改板，以快速上升时间的脉冲来模拟快速逻辑功能上 的测试。反射的电压可以表示出阻抗的变化，由此可以计算出线路上 的特性阻抗。目前国内PCB行业使用较多的是POLAR公司的特性阻抗测 试仪以及IPC-TM-650 2.5.5.7部分中规定的特性阻抗测试方法都是以 TDR为基础的。
铜厚，影响最小的是阻焊厚度。
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 影响特性阻抗的因素 影响特性阻抗的因素
A. 介电常數(Dk、εr): 介电常数↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其平方根成反比。 介电常数↓& 特性阻抗↑ ----------------------------------------------------------------* B. 导线厚度(T): 导线厚度↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其成反比。 导线厚度↓& 特性阻抗↑ ----------------------------------------------------------------* C. 导线宽度(W): 导线宽度↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其成反比。 导线宽度↓& 特性阻抗↑ ----------------------------------------------------------------* D. 介质厚度(H): 介质厚度↑& 特性阻抗↑ 阻抗与其成正比。 介质宽度↓& 特性阻抗↓ ----------------------------------------------------------------* E. 线间距(S): 导线间距↑& 特性阻抗↑ 阻抗与其成正比。 导线间距↓& 特性阻抗↓ ----------------------------------------------------------------* F. 阻焊厚度(H1): 阻焊厚度↑& 特性阻抗↓ 阻抗与其成反比。 阻焊厚度↓& 特性阻抗↑ 第19页 *
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗用途 特性阻抗用途
典型的需要控制特性阻抗的印制线路板类型如下： 1.电信 2.高速的计算机板，包括PC和PCI总线板 3.雷达 4.军方应用 5.视频信号处理 6.真实的时间图像处理 7.许多家电也需要控制，MODEMS、无绳电话、模拟电视、DVD、CD及彩色 打印机等。
工作频率（影响 Rise time）
传输线长度（造成 Propagation delay )
故工作频率越高，传输线过长就需要考虑 控制特性阻抗
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 特性阻抗控制的类别 特性阻抗控制的类别
目前大部分资料将特性阻抗分为单端（Singleended）阻抗和差分 （Differential）阻抗两种。 单端阻抗 (Singleended Impedance) (“单根信号线的特性阻抗”) 差分阻抗 (Differential Impedance) (“等宽等间距的两信号线的特性阻抗”)
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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司 带状线（Stripline） 带状线（Stripline）
特性阻抗的类型基本分为微带线（Microstrip）和带状线（Stripline）。 带状线（Stripline）的信号线被介质 层所包围，上下夹封于参考层之间。
在高频情况下，印制板上传输信号的铜导线可被视为由一串连等 效电阻、电感及一并联电容所组合而成的传导线路。而此等效电 阻在高频分析时小到可以忽略，因此我们在对一个印制板的信号 传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布的串连电感及并连电 容的效应。 特性阻抗：Zo =R+√L / C≈ √L / C 电子器件传输信号线中，其高频信号或电磁波传播时所遇到的阻力 称之为特性阻抗，它是电阻抗、电容抗、电感抗的一个矢量的和。 Zo=√L/ C （Ω、ohm） C:电 容（F） L:电 感（H）