阻抗控制设计归类

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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。

阻抗设计与制作知识

阻抗设计与制作知识阻抗设计与制作知识提纲:· 1.阻抗定义及阻抗匹配理解· 2.阻抗常见类型· 3.阻抗适用的范围一、阻抗控制的介绍1.1 阻抗定义:在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在介质内传播的过程中所受的阻力，称之为阻抗；其必须控制在一额定范围内,方可保证信号在传输过程中不失真（信号无法接受/串信号，信号接收不稳定….）。

（阻抗是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和）。

1.2 什么叫阻抗匹配：如果把电压比作速度、把电流比作力量：比如两个人，工钱一样，一个干瘦，力量不大，但跑路速度快；另一个是胖子，虽然动作较慢，但有力量。

如果你让瘦子跑腿去送信、让胖子搬运货物，这活就安排对了，这叫阻抗匹配；如果你让胖子跑腿去送信、让瘦子干体力活，虽然也能做，但谁都干不好，这叫不匹配。

瘦子速度快力量小，相当于电压高电流小，适合高阻抗的工作；胖子速度慢力量大，相当于电压低电流大，适合低阻抗的工作。

虽然他们的工钱（功率）都一样，但只有工作（阻抗）匹配了，才能让他们发挥的最好。

1.3 阻抗匹配三要素：上图总结：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。

二、阻抗常见类型1.单端阻抗(single ended Impedance):定义：当两导体与其地层绝缘后，彼此形成的阻抗通常指传输线相对于最近的GND层之间的特性阻抗,调节的方式通常以调整线宽W和介质层厚度H为主;2.差分阻抗(Differential Impedance):定义：两导线间的量测阻抗通常指两条传输线之间的特性阻抗,调节的方式通常以调整线宽W 与间距S和介质层厚度H为主;3.共面阻抗(Coplanar Impedance)定义：将两导线连接在一起时，导线对接地层之间的阻抗关系三、阻抗适用范围1.以终端产品工作频率,及必须阻抗匹配的观点来看,须做特性阻抗控制的电路板可粗分为两类:高频类(射频R.F.)与高速类(逻辑频率L.F.)1.1.高速逻辑类：（ＰＣ类）此类传输线在质量要求上要比传统导线严格很多。

PCB阻抗控制及设计说明

PCB 阻抗控制设计说明随着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。

阻抗控制

金像電子陳佩阻抗控制（Impedance control zo）在P.C板上Lay out及製作上之研討A、阻抗≠電阻（1）導線中所傳導者為直流電（DC）時所受的阻力稱為電阻（Resistance）符號為R，單位為”歐姆”（ohm.Ω）（2）P.C板上的元件間傳輸的是訊號（signal）所遇到之阻力，我們稱之為〃阻抗〃Impedance，學名為Characteristic Impedance特性阻抗符號為ZO，單位也為〃歐姆〃（ohm.Ω）B、P.C板為何要作阻抗控（1）因此PC板上之線路必須能與板上之文件傳輸速率能匹配才能避免訊號受到干擾，一般速率到達100MHZ以上時，PC板即必須作阻抗控制，由於資訊業越來越講求速率，因此可以斷言阻抗控制的板子會越來越多，而且越來越嚴。

C、形成P.C板上阻抗之三大主體（1）大地GND或VCC（2）線路（3）介電材料（膠片prepreg）or（core中壓合好的prepreg）缺一不可D、對PC板而言，對阻抗控制之要因共有四點：1、介電常數：Dielectric constant（ξr）此常數之決定在材料，一般常用之FR4其常數大部份均在4.3±0.32、銅皮厚度：copper foil Thickness（T）一般而言內層板大部份會用1OZ之銅皮其材料之厚度為1.35±0.2mil間，經過 process後其厚度大為1.25±0.2mil，而外層銅皮大部份會用很1/2OZ其材料之厚度為0.7±0.1mil經過process後（一次銅、二次銅後）其厚度大約為2.1±0.5mil3、線路厚度：Conductor width（W）由Lay out決定4、電層厚度：Dielectric Thickness（H）由Lay out時規定或由P.C板公司配合E、將以上四種要因作運算，舉例說明：計算方式以IPC-2141為基準，雖然其準確性不佳，但為目前唯一有公式之版本方便講解用，較精準之計算必須要花錢另買精準之軟體假設四因素值ξr＝4.3；T＝2.1；W＝5；H＝4.5.假設四因素值ξr＝4.3；T＝1.25；W＝5；H＝5；H1＝10例三：Strip Line假設四因素值ξr＝4.3；T＝1.25；W＝5；H＝5例四：Dual-strip line假設四因素值ξr＝4.3；T＝1.25；W＝5；H＝5；H1（C）＝34由以上例子得知我們比較不能控制的（ξr）（T）影響較小，影響較大的我們必須加以控制Lay out方面請控制線寬（W）及Lay up之Design P.C.板製作方面要控制作出來之線寬（W）及介電層厚度（H）以符須求.為了符合Impedance要求，請允許P.C.板公司調整線寬（W）如有必要也請允許調整總板子厚度，但此方式只是治標，治本仍然應由線寬及lay up方面決定，否則空間就比較小甚至無法作業F.由以上說明可知要作好阻抗管控，最主要因素在如何管控好介電層及線寛變成最主要的關鍵。

阻抗的名词解释和分类

阻抗的名词解释和分类阻抗这个词在工程学和物理学中有着重要的意义。

简单来说，阻抗是指电路对交流电流的阻碍程度。

在电学中，电路的阻抗由电阻、电感和电容组成。

在此篇文章中，我们将解释阻抗的概念，并根据其特征和应用领域对其进行分类。

阻抗是电路中电流和电压之间相位差的度量。

它与电阻的概念有些类似，但不同之处在于，阻抗还考虑了电感和电容的作用。

通常用Z表示电路阻抗，以欧姆（Ω）为单位。

当电路中存在电感和电容时，阻抗可以是复数形式，表现为实部和虚部的组合。

首先，我们来讨论电阻。

电阻是电流通过时，电压下降的一种特性。

在交流电路中，电流和电压随时间变化，因此电阻的阻抗可以视为恒定的实数值。

接下来，我们考虑电感。

电感是一种储存能量并阻碍电流变化的元件。

它是由线圈或孤立导线形成的。

电感对电流变化的阻碍作用表现为电场中的反应电动势。

由于电感对交流电有不同的阻抗，因此在计算电路中的阻抗时，电感的存在必须考虑在内。

电感的阻抗是一个复数，由实部（电感的阻力）和虚部（电感引起的电势变化）组成。

最后，我们来看电容。

电容可以储存能量并将其释放给电路。

它由两个平行且带电的导体板之间的绝缘介质组成。

与电感类似，电容也会对交流电流产生阻碍作用。

电容的阻抗同样是一个复数，由实部（电容的导纳）和虚部（电容的电势变化）组成。

根据这些特性，我们可以将阻抗分为三类：纯阻抗、纯电阻和复阻抗。

纯阻抗是指电路中仅含有电感或电容的情况。

在纯电感电路中，阻抗为纯虚数，仅由电感的阻力构成。

而在纯电容电路中，阻抗为纯实数，仅由电容的导纳构成。

这两种情况下，阻抗可以通过计算电感或电容的单位来确定。

与纯阻抗不同，纯电阻电路是指由电阻组成的电路。

在这种情况下，阻抗是实数，没有虚部。

电阻的阻抗可以通过测量电流和电压的比值来确定。

最后，复阻抗是指由电感和电容组成的电路，这两个元件的阻抗都会对交流电产生影响。

复阻抗是一个复数，包含实部和虚部。

可以使用欧姆定律和基尔霍夫电流法则来计算复阻抗。

阻抗控制设计指引new(DOC)

目的确定阻抗控制的要求，规范阻抗计算方法，拟定阻抗测试COUPON设计之准则,确保产品能够满足生产的需要及客户要求。

1.0范围所有需要阻抗控制产品的设计、制作及审核。

2.1 定义◆特性阻抗的定义：在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和。

◆阻抗匹配impedance match:在电子电路中的信号传输，由电源输出起，希望在无能量损失条件下传输到接受端，而中间不发生任何信号反射，因此要求印制板中的阻抗(ZL)和电源端的阻抗(ZO)相等，即称之阻抗匹配。

阻抗不能匹配,则收到的信号失真.◆微带线microstrip: 在印制板中导线平行于接地面，中间由介质隔开的一种传输信号线结构。

◆带状线stripline:在印制板中单一导线与两个平行地面平行，等距或不等距并由介质隔开而组成的一种传输信号线结构.◆参考层：所有阻抗控制信号线都有参考层，有相同层的，有不同层的，一般是不同层的，除非客户特别注明为共面。

参考层判定准则：找到阻抗控制信号线，其正下方和正上方的最邻近的铜面即为参考层。

（简单说如后面所说的GND/VCC参考层）2.2 特性阻抗的分类：目前常见的特性阻抗分为：单端(线)阻抗、差分(动)阻抗、共面阻抗此三种情况。

2.2.1 单端(线)阻抗：英文single ended impedance ,指单根信号线测得的阻抗。

2.2.2 差分(动)阻抗：英文differential impedance,指差分驱动时在两条等宽等间距的传输线中测试到的阻抗。

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GND/VCC间距相等)之间传输时所测试到的阻抗。

2.0职责3.1 工程部负责本文件的编制及修订。

3.2 工程设计人员负责对客户资料中阻抗要求的理解及转换，负责编写阻抗控制的流程指示、菲林修改指示及阻抗测试COUPON的设计。

阻抗设计规范

一.阻抗：（Impedance,Z）1电流在交流线路中流动时，其所遭遇的阻力。

2对印制电路板而言，是指在某一高频之下，某一线路层对一项对层(通常指最近的接地层)总合之阻抗。

（电阻、电容抗、电感抗）简而言之，亦即评估线路之均匀性及介质层厚度之均匀性。

3阻抗控制的目的：就是要将双面及多层板讯号线在高频工作中的阻抗值，控制在某一数值范围内。

二.单端阻抗（Characteristic Impedance）在计算机，无线通信等电子信息产品中、PCB的线路中的传输的能量，是一种由电压与时间所构成的方形波信号（Square wave signal）称为脉冲（Pulse）它所遭遇的阻力则称为特性阻抗，其理论公式为，引起特性阻抗的重要原因：无损耗条件下，导体间的电感L与电容C Z。

=//三.差动阻抗（Differential Impedance）由两根差动信号线组成的控制阻抗的一种复杂结构,驱动端输入的信号为极性相反的两个信号波形,分别由两根差动线传送,在接收端这二个差动信号相减,由于感应噪声同时作用于二根信号线,从而相互抵消.这种方式主要用于高速数模电路中以获得更好的信号完整及抗噪声干扰.四阻抗匹配三要素输出阻抗(原始主动零件)、特性阻抗（传输线）、输入阻抗（被动零件）阻抗匹配能减少在信号传输途中或终端所产生的能量反射和损失，降低杂波及串扰，杜绝失真及减少信号传输中的延迟，使信号的能量得到完整的传输。

所以阻抗控制其实就是让系统中每一个部分都具有相同的阻抗值，而其目的则在消除介面的反射杂讯。

五影响阻抗之因素2:阻抗COUPON设计单端阻抗:信号线设计长度为6 Inch差分阻抗: 信号线设计长度为6 Inch单端与差分的COUPON设计模块相同,只是一个为单线一个为双线.无论是单端模块还是差分模块,测试孔的位置必须与以上模块相同,否则将造成无法测试.3 COUPON的放置方式1.依据客户原稿设计2.设在折断边上(工艺边上)3.另设阻抗条(见以上附图所示)4 屏蔽层的判定5.Polar SI8000阻抗计算软件的应用.外层单端阻抗计算模块H1 绝缘层的厚度(对阻抗影响极大)Er1 介电常数值(普通FR-4板材一般在4.2-4.8之间)W1 成品线底宽度W2 成品线面宽度(线面宽度一般会比线底宽度小1mil左右)T1 成品铜铂厚度(成品铜铂厚度一般在1.2-1.4mil)C1 基材部分阻焊厚度(阻焊厚度一般在0.4-0.8mil)C2 信号线部分阻焊厚度CEr 阻焊介电常数Impedence 最终理论阻抗值(计算出来的理论值与客户要求的实际值不得相差2 ohm以内) 注:1.阻焊越厚阻值越低,影响值会在3ohm以内,如成品板实测阻值偏高,可多盖两次阻焊膜,以降低阻值2.阻值控制范围:单端35-75 ohm差分90-140 ohm外层差分计算模块H1 绝缘层的厚度(对阻抗影响极大)Er1 介电常数值(普通FR-4板材一般在4.2-4.8之间)W1 成品线底宽度W2 成品线面宽度(线面宽度一般会比线底宽度小1mil左右)S1 成品线间距T1 成品铜铂厚度(成品铜铂厚度一般在1.2-1.4mil)C1 基材部分阻焊厚度(阻焊厚度一般在0.4-0.8mil)C2 信号线部分阻焊厚度C3 基材部分阻焊厚度CEr 阻焊介电常数Impedence 最终理论阻抗值(计算出来的理论值与客户要求的实际值不得相差2 ohm以内)内层差分阻抗计算模块H1 绝缘层的厚度(与对应屏蔽层间的厚度)Er1 介电常数值(普通FR-4板材一般在4.2-4.8之间)H2绝缘层的厚度(与对应屏蔽层间的厚度)Er2介电常数值(普通FR-4板材一般在4.2-4.8之间)W1 成品线底宽度W2 成品线面宽度(线面宽度一般会比线底宽度小1mil左右)S1 成品线间距T1 成品铜铂厚度(成品铜铂厚度一般在1.2-1.4mil)Impedence 最终理论阻抗值(计算出来的理论值与客户要求的实际值不得相差2 ohm以内)差分阻抗与周围铜皮有间距,计算模块.H1 绝缘层的厚度(对阻抗影响极大)Er1 介电常数值(普通FR-4板材一般在4.2-4.8之间)W1 成品线底宽度W2 成品线面宽度(线面宽度一般会比线底宽度小1mil左右)S1 成品线间距G1信号线周围铜皮的大小(按101输入)G2信号线周围铜皮的大小(按100输入)D1信号线与周围铜皮的间距T1 成品铜铂厚度(成品铜铂厚度一般在1.2-1.4mil)C1 基材部分阻焊厚度(阻焊厚度一般在0.4-0.8mil)C2 信号线部分阻焊厚度C3 基材部分阻焊厚度CEr 阻焊介电常数Impedence 最终理论阻抗值(计算出来的理论值与客户要求的实际值不得相差2 ohm以内)。

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。

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。

阻抗控制原理解析

阻抗控制原理解析1. 引言阻抗控制是现代控制理论和技术中的重要概念，它在机械系统、电气系统、生物系统等多个领域中发挥着重要作用。

本文将深入探讨阻抗控制的原理，并试图解析其实现的关键技术和应用前景。

2. 阻抗控制概述阻抗控制是一种基于力和位置之间相互联系的控制方法。

它通过控制系统的输出力和运动位置，以实现对系统运动特性的精确调节。

阻抗控制的目标是使系统在面对外部扰动时能够有效地改变自身的运动状态，以适应环境变化并保持稳定。

3. 阻抗控制的实现原理阻抗控制的实现原理包括两个关键方面：力/位置传感器和控制算法。

3.1 力/位置传感器在阻抗控制中，力/位置传感器起着至关重要的作用，用于实时监测系统的运动状态和外部力的作用。

位置传感器可以测量系统的位置和姿态，而力传感器可以测量作用在系统上的力和力矩。

通过将力和位置作为反馈信号，控制系统可以根据需要优化输出的力和位置。

3.2 控制算法阻抗控制的核心是控制算法，它基于传感器反馈信号和设定的控制目标来计算输出力的大小和方向。

常见的控制算法包括PID控制器、自适应控制器和模型预测控制器等。

这些算法根据系统的动力学特性和控制要求，通过调整控制参数以实现系统的阻抗调节。

4. 阻抗控制的应用案例4.1 机器人控制阻抗控制在机器人控制领域有着广泛的应用。

通过对机器人的末端执行器进行阻抗控制，可以使机器人在与人类或环境交互时更加灵活、安全和可靠。

当机器人抓取物体时，阻抗控制可以使机器人的抓握力适应不同的物体形状和材料特性，从而提高抓取成功率。

4.2 医疗领域阻抗控制在医疗领域中也有着重要的应用。

针对运动障碍患者的康复机器人系统可以通过阻抗控制来模拟理想的运动阻抗，帮助患者恢复运动功能。

阻抗控制还可以用于手术机器人系统，提高手术的准确性和稳定性。

4.3 电力系统在电力系统中，阻抗控制被广泛应用于电力线路的故障检测和抑制。

通过实时监测电力线路的阻抗变化，阻抗控制系统可以及时响应并采取措施，以确保电力系统的安全和稳定运行。

阻抗控制及线宽设计

3.兩類電路板在特性方面的比較:
High Speed Logic線路(PC類) *線路與佈局非常複雜 *特性阻抗(Zo)的工差值較大 *板材散失因數(Df)之工差較寬 *非常要求輕薄短小 *需求訊號層與電壓層的多層板 *導體線路的尺寸工差較大 *介質常數要求很低
射頻(R.F.)/微波(Microwave)線路 *線路與佈局很簡單 *特性阻抗(Zo)的工差值很小 *板材散失因數(Df)之工差嚴格 *要求輕薄短小 *只要單/雙面板 *導體線路的尺寸工差非常嚴謹 *介質常數要求很低
10,000
SYSTEM FAEQUENCY (MHZ)
5000
3000
2000
Infinite switching
1500
speed Devices
1000 900
800 700 600
400
1GHZ
300 switching
100
devices
DELAY(ns)
12
3
4
5
6
INCH
0
6
12 18 24 30
盽ǎ 肚块絬ぇ疭┦
к
旧猧恨 (Wave Guide)
PCB癟腹絬
TV 蛮ぱ絬
禸筿苐
25~100
10~120
100~300
50~100
PCB的“傳輸線”是由訊號線、介質層、參考層三者所共同組成,缺一
不可。
2.傳輸速率與介質常數
由電磁波理論可知,訊號在介質中的傳輸速度(Vp)與光速成正比,與
2.高頻通信類：
所謂高頻或“射頻”級的電子產品,是指與無線電之電磁波有關,以類比正弦波傳播的產品,如雷達、電視、廣播、手機、微波等。

阻抗控制

1
7
介质厚度与阻抗的关系曲线
100 90 80 70 60
(Ω )
50 40 30 20 10 0 3 4 5 6 介质厚度(mil) 7 8 9 10 11
1
8
（2）线宽增大线宽，可减少阻抗；减少线宽，可
增大阻抗。线宽可通过蚀刻来控制。
1
9
线宽与阻抗的关系曲线
100 90 80 70 60
Reference Plane
1 3
2、埋入式微条线（Embeded Microstrip）埋入式微条线（ Microstrip） Signal Plane W T Dielectric H H1 Er
Reference Plane
1 4
3、条线式（Stripline）条线式（Stripline） Dielectric W T Signal Plane
1
1
一、简介
当多层板将组装高速元件时，其信号线中的“特性阻抗”值必须控制在某一欧姆数值范围内，使高频信号得以顺利传播，此种品质要求称为“阻抗控制”。输入阻抗信号线的特性阻抗输出阻抗
1
2
二、阻抗控制主要的四种类型
1、微条线（Microstrip）微条线（Microstrip） W Dielectric H Er Signal Plane T
1
18
（1）微条线型（Microstrip）计算公式：微条线型（Microstrip）计算公式：
Z0 =
87 Ln Er+1.41
5.98H 0.8W+T
1
19
（2）埋入式微条线型（Embeded Microstrip）计算公埋入式微条线型（ Microstrip）式：

阻抗控制指引

2）参考层为同一层面的GND/VCC和与信号层临近的GND/VCC层。（阻抗想被周围GND/VCC包围，周围GND/VCC即为参考层面）。POLAR软件计算模式见4.5.3.4.
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。

阻抗的分类及分析原则

阻抗的分类及分析原则阻抗的来源分类潜抑阻抗、移情性阻抗、继发性获益阻抗、本我阻抗（强迫性重复和力必多固着）、超我阻抗（潜意识的内疚感和惩罚感）。

无论行为的根源是什么，它的阻抗功能总是来源于自我，其它的心理结构只有通过自我才能发挥作用。

自我、本我、超我都可以作为触发阻抗的刺激物，但是对危险的知觉则是自我的功能。

阻抗的固着点分类口欲期的可能阻抗：被动服从、内摄和认同、自杀幻想、短暂成瘾、厌食贪食、哭泣、被拯救的幻想肛欲期的可能阻抗：敌意、违抗、固执、羞愧、施虐受虐、保持和克制、显著矛盾情感、强迫性指责俄狄浦斯期的可能阻抗：手淫内疚、乱伦幻想、阉割焦虑阻抗的简单分类自我失谐的阻抗和自我和谐的阻抗自我失谐的阻抗比较容易识别和应对，病人会很乐意与治疗师结成工作联盟。

自我和谐的阻抗则是难以觉察的，习惯性的，有时还是具有社会价值的。

在取得有效的分析之前，需要使病人感到他们是自我失谐的，但只有在建立工作联盟之后，才能开始处理阻抗，开始的攻击是没有用的，病人要么否认，要么只是空口答应。

阻抗分析的一般程序1.识别阻抗2.向患者展示阻抗a.等待几个片刻，让阻抗展现出来。

b.增强阻抗，而后进行干预；使阻抗明显。

3.澄清阻抗的动机和模式a.是什么特殊的痛苦情感让这位患者阻抗？b.此刻是什么特别的本能冲动引起了痛苦的情感？c.患者是使用什么确切的模式和方法来表达他的阻抗？4.解释阻抗a.是什么幻想或记忆引起了阻抗背后的情感和冲动？b.探寻分析内和分析外这些情感、冲动或事件的发展过程及潜意识目的。

5.解释阻抗的模式a.探寻分析内、外阻抗的模式以及与之相类似的行为模式。

b.在患者目前和过去的生活史中寻找这种行为的演变由来和潜意识。

6.修通按4a、4b和5a、5b不断地重复阻抗的分析原则先于内容分析阻抗，先于本我分析自我，分析始于谈话表层。

精神分析初始，分析技巧着重于如何获得被压抑的记忆，分析的任务只是让患者的心理潜意识活动变为意识活动。

阻抗控制的例子

阻抗控制是一种控制系统的设计理念，主要用于调节系统对不同输入信号的阻抗反应。

在许多实际应用中，阻抗控制的概念被广泛应用，以下是一些具体的例子：1. 电力电子系统：在电力电子系统中，阻抗控制用于调节电源和负载之间的阻抗匹配。

例如，在逆变器设计中，系统需要确保电源能够以期望的功率和波形输出到负载。

通过精确控制电源的阻抗，可以确保电源对不同负载的适应性，并避免过载或功率失真。

2. 机械系统控制：在机器人、自动化设备或精密机床等机械系统中，阻抗控制用于控制执行器的响应。

通过调整控制信号的幅度和频率，系统可以调节执行器的阻抗，从而改变其运动速度、位置或力度。

这种控制方式有助于提高系统的精度和稳定性。

3. 医疗设备控制：在医疗设备中，阻抗控制用于调节设备的响应以适应不同的患者状况。

例如，心脏起搏器或胰岛素泵需要精确控制其输出功率和流量，以适应患者的心脏状况或血糖水平。

通过阻抗控制，这些设备可以更好地适应各种生理条件，提高患者的生命质量。

4. 交通控制系统：在交通控制系统（如红绿灯）中，阻抗控制用于调节交通流的响应。

通过调整信号灯的亮度和变化速度，系统可以调节车辆和行人对信号的反应，从而优化交通流量和交通安全性。

5. 声音处理系统：在音频处理设备（如扬声器或耳机）中，阻抗控制用于调节声音信号的输出。

扬声器或耳机的阻抗会随着输入信号的变化而变化，因此通过精确控制系统的阻抗，可以优化声音的输出效果。

总的来说，阻抗控制的核心是通过调节系统的输入/输出阻抗来达到特定的控制目标。

它在许多实际应用中都有广泛应用，如上述的电力电子系统、机械系统、医疗设备、交通控制系统和声音处理系统等。

通过精确地调节和控制系统的阻抗，可以实现更高效、更精确的控制效果。

03_阻抗控制[1]

L1 18μm 0.11mm L2 35μm 1.2mm L3 35μm 0.11mm L4 18μm
课程简介
01-18
软件工具计算案例
图一：表面微带传输线单端阻抗计算界面
课程简介
01-19
软件工具计算案例
图二：表面微带传输线差分阻抗计算界面
课程简介
01-20
PCB加工厂商参考设计
PCB厂商根据其加工能力，提供各种叠层情况下阻抗参考设计方案，PCB设计人员在设计中可以进行参考。
中国电子学会
高速电路信号完整性分析与设计—阻抗控制
2008-08-08
阻抗控制目的
为了最小化反射的负面影响，一定要有解决办法去控制它们。本质上，有三个方法可以减轻反射的负面影响。第一个方法是降低系统频率以便在另一个信号加到传输线上之前传输线的反射达到稳态，这个对于高速系统通常是不可能的，因为它需要降低操作频率，成为低速系统。第二个方法缩短PCB走线以便反射在短时间达到稳态，这也是不实际的因为通常这样做会增加PCB板层，成本提高很多。此外缩短走线在某种情况下在物理上也是不可能的。第三个方法就是在传输线的两端用等于线的特征阻抗的阻抗端接传输线以排除反射。
课程简介
01-6
PCB迹线阻抗控制
所以阻抗控制技术在高速PCB设计中显得尤其重要。阻抗控制技术包括两个含义：①阻抗控制的PCB信号线是指沿高速PCB信号线各处阻抗连续，也就是说同一个网络上阻抗是一个常数。②阻抗控制的PCB板是指PCB板上所有网络的阻抗都控制在一定的范围以内如20~75Ω。线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。
课程简介
01-21

控制阻抗简介

控制阻抗简介随着 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，而是传输线路什么是控制阻抗？可能最常见的控制阻抗组件示例是连接无线设备或电视接收天线的馈线。

天线馈线通常使用“扁平双缆”的线缆形式（一般随 VHF 广播接收器提供）或低衰减的同轴电缆。

无论采用哪一种形式，馈线的阻抗都是由物理尺寸和线缆材质控制的。

您可以将 PCB 迹线当做较短的线缆，它们精确的布放在线路板上连接板上安装的各个设备，其中的 PCB 迹线类似同轴电缆内部的导体，承载信号并与其返回线路（本例中是接地层）通过线路板叠层板绝缘。

在微波传输带配置下，这一情况如图 1 中的交叉部分所示。

迹线宽度 W 和 W1、厚度 T 和叠层板高度 H 以及绝缘常数 Er 都必须严格控制。

表面上的焊点将略微减小阻抗，因此经常采用如图 2 显示的更加容易预测的带状线配置。

为什么需要控制阻抗？接收天线拥有自然的或特性阻抗，电子理论表明为了使用天线将最大的功率传输给接收器（确保电子信号的完整性），馈线和接收器的阻抗都应该和天线相匹配。

换而言之，在信号从其来源到目标的传输过程中，信号阻抗在理想情况下应该表现为常量。

如果出现不匹配的情况，则将只能发送部分信号，其余的信号将被反射回到信号源（使信号减弱）。

线缆设计厂商因此要特别确保线缆长度和材质特性的精度和一致性。

使用较高的信号切换速度，必须考虑线缆的电子属性，例如电容和电感系数，而且也不能将线缆视为简单的导线。

设计用于高速信号的线缆时考虑了这些因素的相应线缆应该称为传输线路。

PCB 上的控制阻抗同样，随着 PCB 上的信号切换速度的不断增长，承载信号的迹线的电子属性将变得愈加重要。

PCB 迹线的阻抗由以下因素控制● 配置● 尺寸（迹线宽度和厚度、线路板材质的高度）● 线路板材质的绝缘常数在使用线缆时，当信号遇到由材质或几何尺寸上的改变引起的阻抗变化时，部分信号将被反射回去，部分信号被传送到目标。

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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。

而次外层（innerlayer2）为线路层，非GND/VCC（即非参考层）。

2）Coated coplanar strips：：阻焊后单线共面阻抗，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。

而次外层（innerlayer2）为线路层，非GND/VCC（即非参考层）。

3）Surface coplanar waveguide with ground：外层蚀刻后单线共面阻抗，参考层为同
一层面的GND/VCC和次外层GND/VCC层。