高速PCB设计指南之十：特性阻抗问题

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高速PCB设计中的阻抗控制

高速数字电路PCB设计中的阻抗控制（转载）随着半导体工艺的飞速发展，IC器件集成度和工作时钟频率不断提高。

以往在一块比较复杂的PCB上的高速网线只有几根或几十根，现在则是在一块PCB上只有几根或几十根网线不是高速信号线；以往认为数字电路设计只要把握逻辑正确，物理连线似乎只要连接上就能使电路正常工作；而现在越来越多的电子产品设计体现出高速、高性能、高密度和高复杂度的特点，尤其在通讯、计算机、航空航天以及图象处理等领域。

系统的主频越来越高，更加严重的挑战来自半导体工艺技术的进步，日渐精细的工艺技术使得晶体管尺寸越来越小，因而器件的信号跳变沿也就越来越快，从而导致更加严重的高速数字电路系统设计领域的信号完整性问题：传输线效应(反射、时延、振铃、及信号的过冲与欠冲)、信号问串扰等。

为此，电子系统设计师必须从传统的设计方法向现代的电子系统设计方法转变，这既是形势需要，也是发展的必然趋势。

1 高速数字电路概念1．1 什么是高速数字电路PCB上的高速电路设计，主要是以器件和连接器件的印制线为主要分析对象的。

以往在器件的时钟频率不是很高、时钟的上升或下降沿变化不是很陡的情形下，可以用集总参数的形式来表示印制线，而当器件的时钟频率变得很高时(比如：超过50MHz)，时钟的上升或下降沿很小时(一般地在1ns～5ns之间)，这时就不能将印制线用集总参数来表示，必须引入分布参数来表示印制线特性，这就是传输线的概念(图1)。

关于传输线的分析是高速PCB 设计当中最基本也是最核心的部分，下面简要介绍传输线的定义和高速电路设计相关的一些概念。

国际上通常对PCB上的传输线没有确切的具体定义，现在被大家普遍接受的约定如下：即当信号从驱动端到接收端的印制线上的延时大于等于上升或下降沿的l/ 时(即Tpd≥0.5Trist(Tfdl))。

这时就必须将此印制线当成传输线来分析，更为保守一点的定义是信号在走线上传播延时或。

1.2 PGB的板层材料和板层结构图2所示是一个标准6层PCB的断面层结构示意图，其它多层PCB的层设置与此相似。

什么是特性阻抗

什么是特性阻抗,什么叫特性阻抗特征阻抗（也有人称特性阻抗），它是在甚高频、超高频范围内的概念，它不是直流电阻。

属于长线传输中的概念。

在信号的传输过程中，在信号沿到达的地方，信号线和参考平面（电源平面或地平面）之间由于电场的建立，就会产生一个瞬间的电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就会始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，则在信号传输过程中（注意是传输过程中），传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，我们把这个等效的电阻称为传输线的特征阻抗（characteristic Impedance)Z。

要格外注意的是，这个特征阻抗是对交流（AC）信号而言的，对直流（DC）信号，传输线的电阻并不是Z，而是远小于这个值。

信号在传输的过程中，如果传输路径上的特征阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟，在这里，我们主要讨论特性阻抗。

传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。

传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。

分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数，给定某一种传输线，这些参数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。

一个传输线的微分线段可以用等效电路描述如下：传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示：从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。

传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。

传输线可等效为：Z0 就是传输线的特性阻抗。

Z0描述了传输线的特性阻抗，但这是在无损耗条件下描述的，电阻上热损耗和介质损耗都被忽略了的，也就是直流电压变化和漏电引起的电压波形畸变都未考虑在内。

实际应用中，必须具体分析。

传输线分类当今的快速切换速度或高速时钟速率的PCB 迹线必须被视为传输线。

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 特征阻抗

pcb 特征阻抗PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是现代电子产品中常见的一种电路载体。

在PCB设计中，特征阻抗（Characteristic Impedance）是一个重要的参数，对于保证信号传输质量和电路稳定性起着关键作用。

特征阻抗是指信号在传输过程中所面临的电阻和电感的总和，通常用单位长度的电阻和电感来表示。

在PCB设计中，特征阻抗的准确控制对于高速信号的传输至关重要。

特征阻抗的不匹配会导致信号的反射和衰减，从而影响电路的性能和稳定性。

PCB的特征阻抗受到多种因素的影响，其中包括PCB的材料特性、线宽和线距、板厚等。

首先，PCB的材料特性对特征阻抗有直接影响。

不同材料的介电常数和介电损耗因子不同，会导致特征阻抗的变化。

因此，在PCB设计中选择合适的材料对于控制特征阻抗至关重要。

线宽和线距也是影响特征阻抗的重要因素。

一般来说，线宽和线距越小，特征阻抗越高。

因此，在高速信号传输中，通常需要采用较小的线宽和线距来控制特征阻抗。

此外，线宽和线距的不均匀性也会导致特征阻抗的变化，因此在PCB设计中需要考虑到这一点。

板厚也会对特征阻抗产生影响。

板厚越大，特征阻抗越低，板厚越小，特征阻抗越高。

因此，在PCB设计中需要根据特定的特征阻抗要求选择合适的板厚。

为了准确控制PCB的特征阻抗，设计人员通常需要根据特定的信号要求进行计算和仿真。

在PCB设计软件中，可以通过输入相关参数，如线宽、线距、板厚等，来计算特征阻抗。

通过仿真分析，可以得到准确的特征阻抗数值，并根据需要进行调整。

在PCB制造过程中，特征阻抗的控制也是一个关键的环节。

制造厂商通常会使用特殊的工艺来确保特征阻抗的准确控制。

例如，通过控制线宽和线距的精度，采用特殊的印刷方法，使用合适的材料等，都可以提高特征阻抗的制造精度。

PCB设计中的特征阻抗是一个重要的参数，对于保证高速信号传输的质量和电路的稳定性起着关键作用。

通过合理选择材料、控制线宽和线距、调整板厚等手段，可以有效地控制特征阻抗。

PCB特性阻抗的原理与应用-YANTAT

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
RU/I
2.導線中所傳導者為交流電(A.C.)時,所遭遇的阻力稱為阻抗(Impedance),代表符號為 Z,單位還是“歐姆”(OHM, Ω),其與電阻,電感,電容相關的公式為:
Z R2 ( XL XC)2
3.電路板業界中,一般脫口而出的“阻抗控制”,嚴格來講並不正確,專業性的說法應該是“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”並不是電流,而是針對方波訊號或脈衝在能量上的傳輸。此種“訊號”傳輸時所受到的“阻力”另稱為“特性阻抗”,代表符號是Zo 。計算公式:
01111011
數字訊號
時鐘頻率 8
早期的硬體工作電壓定位12V,後在切換頻率增大而必須縮短Tr之下,其“0”與“1”的電位差已縮小為5V。目前個人電腦高速CPU之 CMOS或TTL或邏輯晶片,其工作電壓更低至3.3V,將來還會更低,以方便
Tr 縮短Tr以加快時鍾頻率;Tr與頻率(f)之間的常數關係式: 0.35 / f
2
圖面詮釋
PCB元件間以訊號(signal)互傳,板面傳輸線中所遭遇到的阻力

什么是特性阻抗？影响特性阻抗的因素有哪些？

什么是特性阻抗？影响特性阻抗的因素有哪些？
阻抗为区别直流电(DC)的电阻，把交流电所遇到的阻力称为阻抗(Z0)，包括电阻(R)、感抗(XC)和容抗(XL)。

1特性阻抗
又称“特征阻抗”。

在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为
V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z0。

特性阻抗受介电常数、介质厚度、线宽等因素影响。

是指在某一频率下，传输信号线中(也就是我们制作的线路板的铜线)，相对某一参考层(也就是常说的屏蔽层、影射层或参考层)，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，它实际上是电阻抗、电感抗、电容抗等一个矢量总和。

2控制PCB特性阻抗的意义。

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。

高速PCB电路的阻抗控制设计

高速PCB电路的阻抗控制设计阻抗控制目的: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。

阻抗控制目的:控制信号传输路径特征阻抗保持恒定，反射系数为0，意味着传输路径上没有反射，这种情况就称为阻抗匹配。

此时信号将理想地传递到终端。

PCB迹线阻抗控制:组件自身可以显示特性阻抗，因此必须选择PCB迹线阻抗来匹配使用中的所有逻辑系列的特性阻抗（对于CMOS 和TTL，特性阻抗的范围是50 到110 欧姆）。

为了最好地将信号从源传送到负载，迹线阻抗必须匹配发送设备的输出阻抗和接收设备的输入阻抗。

如果连接两个设备的的PCB迹线的阻抗不匹配设备的特性阻抗，在负载设备可以进入新的逻辑状态之前将会发生多次反射。

结果将可能导致高速数字系统中的切换时间或随机错误增加。

为此线路设计工程师和PCB设计厂商必须仔细指定迹线阻抗值及其误差。

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。

pcb 特征阻抗

pcb 特征阻抗PCB（Printed Circuit Board）特征阻抗是指在PCB设计和制造过程中需要特别关注的一个参数。

在PCB中，特征阻抗通常涉及到信号传输线路的阻抗匹配，以确保信号能够以最佳的性能传输。

特征阻抗在PCB设计中起着至关重要的作用。

如果信号传输线路的阻抗不匹配，会导致信号反射、损耗增加以及信号完整性下降。

因此，在PCB设计中，特征阻抗的控制是非常重要的。

要控制特征阻抗，需要从以下几个方面考虑：1. 材料选择：选择适合特定阻抗要求的基板材料。

不同材料具有不同的介电常数和导电性能，这会影响到特征阻抗的控制。

常见的材料有FR-4、高频板材等。

2. 几何结构：特征阻抗与信号传输线路的几何结构密切相关。

线宽、线距、线路层间距等参数都会影响到特征阻抗的控制。

通常情况下，特征阻抗要求较高的信号线会采用较宽的线宽和较小的线距，以达到所需的阻抗值。

3. 线路层堆叠：PCB通常由多层线路组成，不同层之间的阻抗也需要匹配。

在PCB设计中，需要合理选择和布局线路层，以满足特征阻抗的要求。

4. 阻抗控制技术：在PCB制造过程中，可以采用一些特殊的工艺来控制特征阻抗。

例如，通过调整线路的铜厚度、调整线路的宽度等方法来控制特征阻抗。

特征阻抗的控制对于高速信号传输和高频电路尤为重要。

在高速信号传输中，特征阻抗的不匹配会导致信号的反射和干扰，从而影响到信号的传输质量。

而在高频电路中，特征阻抗的控制可以减小信号的损耗，提高信号的传输效率。

在PCB设计中，特征阻抗的控制是一个复杂而细致的过程。

需要综合考虑材料、几何结构、线路层堆叠和工艺等多个因素。

只有在这些方面做到合理控制和优化，才能够实现特征阻抗的要求。

总结起来，PCB特征阻抗是PCB设计中需要特别关注的一个参数。

通过合理的材料选择、几何结构设计、线路层堆叠和工艺控制等手段，可以实现特征阻抗的控制，保证信号的传输质量。

在高速信号传输和高频电路中，特征阻抗的控制尤为重要，能够提高信号的传输效率和可靠性。

高速PCB设计中的阻抗匹配

高速PCB设计中的阻抗匹配1、阻抗匹配阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这说明全部能量都被负载吸收了。

反之则在传输中有能量损失。

在高速PCB设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。

PCB走线什么时候需要做阻抗匹配？不主要看频率，而关键是看信号的边沿陡峭程度，即信号的上升/下降时间，一般认为假如信号的上升/下降时间〔按10%〜90%计〕小于6倍导线延时，就是高速信号，必需留意阻抗匹配的问题。

导线延时一般取值为150ps/inch。

特征阻抗信号沿传输线传播过程当中，假如传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。

由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来2、表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。

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。

特征阻抗与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质〔介电常数〕、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关，与走线长度无关。

特征阻抗可以使用软件计算。

高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆，这是个大约的数字。

一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线〔差分〕为100欧姆。

常见阻抗匹配的方式1、串联终端匹配在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。

匹配电阻选择原则：匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和等于传输线的特3、征阻抗。

常见的CMOS和TTL驱动器，其输出阻抗会随信号的电平大小改变而改变。

因此，对TTL或CMOS电路来说，不行能有十分正确的匹配电阻，只能折中考虑。

链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配，全部的负载必需接到传输线的末端。

串联匹配是最常用的终端匹配方法。

导线的特性阻抗

导线的特性阻抗高速设计领域一个越来越重要也是越来越为设计工程师所关注的议题就是受控阻抗的电路板设计以及电路板上互联线的特征阻抗。

然而，对于非电子的设计工程师来说，这也是一个最容易混淆也最不直观的问题。

甚至很多电子设计工程师对此也同样感到困惑。

这篇资料将对特征阻抗做一个简要的直观介绍，希望帮助大家了解传输线最基本的品质。

1. 什么是传输线?什么是传输线？两个具有一定长度的导体就构成传输线。

其中的一个导体成为信号传播的通道，而另外一个导体则构成信号返回的通路（在这里我们提到的信号返回通路，实际上就是大家通常理解的地，但是为了叙述的方便，暂且忘掉地这一概念）。

在一个多层的电路板设计中，每一个PCB互联线都构成传输线中的一个导体，该传输线都将临近的参考平面作为传输线的第二个导体或者叫做信号的返回通路。

什么样的PCB互联线是一个好的传输线呢？通常如果在同一个PCB互联线上的特征阻抗处处保持一致，这样的传输线就成为高质量的传输线。

什么样的电路板叫做受控阻抗的电路板呢？受控阻抗的电路板就是指PCB板所有传输线的特征阻抗符合统一的目标规范，通常是指所有传输线的特征阻抗的值在25Ω到70Ω之间。

2. 从信号的角度来考察考虑特征阻抗最行之有效的方法是考察信号沿着传输线传播时信号本身看到了什么。

为了简化问题的讨论起见，假定传输线为微波传输带（microstrip）类型，并且信号沿传输线传播时传输线各处的横断面保持一致。

给该传输线加入幅度为1V的阶跃信号。

阶跃信号是一个1V的电池，由前端接入，分别连接在信号线和返回通路之间。

在接通电池的瞬间，信号电压波形将以光速在电解质中行进，速度通常约为6英寸/ns(信号为什么行进如此快速，而不是接近电子传播的速度大约1cm/s，这是另外一个话题，这里不做进一步介绍)。

当然在这里信号仍然具有常规的定义，信号定义为信号线与返回通路上的电压差，总是通过测量传输线上任何一点与之临近的信号返回通路之间的电压差值来获得。

PCB特性阻抗的原理与应用-YANTAT

內才能出貨,否則只有報廢根本無法“重工”挽救。因此“特性阻抗控
制”已成為“高速邏輯線路板”類的重點品保項目;（主機板，卡
板．．．）
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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。
此類板因市場需求板量不大,國外對此類高端產品設限較嚴,加上板材特殊,資訊有限,以下將不對此類講解,不過隨著通訊產品的流行充斥, 光纖通訊的大行其道,此類概念及技術亦將逐步導入。
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四.涉及的幾種電學原理
1.直流電流(D.C.)的傳導原理; 2.交流電流(A.C.)的傳導原理; 3.方波式邏輯訊號的傳輸與傳播觀念; 4.正弦波訊號的傳輸與傳播觀念
COAXIAL
同軸電纜
MICROSTRIP
(有線電視傳輸線)
微條線
STRIPLINE 條線

COPLANAR 共面差動線
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五.數字訊號與模擬訊號
模擬訊號不存在編碼與解碼的問題,因此在傳輸過程中因為訊號衰減或受到干擾而出現的差異將直接的表現在接收端,因此數字化是信息發展的必然趨勢!
在編碼與解碼的過程中不容易出現問題,訊號傳送發生錯誤關鍵在傳送過程中訊號衰減或是受到干擾而發生變化,若變化超出邏輯判定的範圍,則接收端將收到錯碼,解碼後當然不是我們想要的訊息;因此減小訊息在傳送過程中的產生的差異及將其控制在一定範圍內是解決數字訊號誤碼的關鍵!
訊號在傳送的過程中會因為本身的衰減與外部的干擾而導致發送端與接收端產生或多或少的差異;
數字訊號的發送與接收有一個編碼解碼的過程,訊號在發送前先依照一定的編碼規則對信息進行處理編碼排列,完成後再將其發送出去,在接收端接收到的信息並不是我們要的直接信息,需要依照同樣的編碼規則對信息進行解碼,處理之後才得到我們真正想要的訊息;數字訊號的意義是將訊息邏輯數字化, “0”就是“0”,“1”就是“1”,在傳送中產生的差異只要控制在一定範圍內,則發送端與接收端的信息碼就可以保證一致,從而保證了訊號不失真,因此又稱為邏輯訊號;

什么是特性阻抗特性阻抗的说明

什么是特性阻抗特性阻抗的说明推荐文章excel2013三大新特性热度：个人独特性与法律普遍性之调适热度：元朝的特性：蒙元史若干问题的思考论文热度：原癌基因的名词解释_分类_产物和功能_特性热度：四年级上册数学三角形的特性教案热度：特性阻抗又称特征阻抗，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。

那么你对特性阻抗了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是特性阻抗的内容，希望大家喜欢!特性阻抗的简介在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。

信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。

特性阻抗的类比说明现象类比：运输线的糟糕路况(类似传输线里的特性阻抗)会影响运输车队的速度，路越窄，路的阻碍作用越大(特性阻抗大，通过的无线电波能量就小);路越宽、路况越好，通过的车队速度越快(通过的无线电波能量越多)。

假若一段路况特别好，另一段路况特别差，从路况好的路段进入差的路段，车队就需要放慢速度。

这就说明两段路的路况不匹配(阻抗不匹配)。

特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值，用表示。

在射频电路中，电阻、电容、电感都会阻碍交变电流的流动，合称阻抗。

电阻是吸收电磁能量的，理想电容和电感不消耗电磁能量。

阻抗合起来影响无线电波电压、电流的幅值和相位。

同轴电缆的特性阻抗和导体内、外直径大小及导体间介质的介电常数有关，而与工作频率传输线所接的射频器件以及传输线长短无关。

也就是说，射频传输线各处的电压和电流的比值是一定的，特征阻抗是不变的。

PCB特性阻抗的设计

PCB特性阻抗的设计【摘要】本文对要求特性阻抗控制的印制板的典型结构和可制造性进行了讨论，给设计者提供了一套实用的参考资料，使设计满足实际生产工艺的要求。

【关键词】特性阻抗高速高频 PCB设计一、前言随着科技技术的进步，集成电路集成度提高和应用、电路的工作速度愈来愈快，信号传输频率和速度愈来愈高，印制板上的导线必须扮演高性能的传输线，将输出端的信号完整，准确的传送到接收器件的输入端。

常规印制线路板用在高速，高频信号时则使得低频电路中所没有出现的阻抗匹配问题表面化。

任何元件尽管有很高的传输频率，经过PCB导线传输后，原来很高的频率就降低下来或时间廷迟了。

由于高速零件的广泛应用，致使民路板必须跟上时代的脚步与之适应。

在高性能的PCB设计时，当信号频率增加，典型的是当频率达200-300MHZ以上时，对PCB线条的要求就更严格了[5]。

理论证实当阻抗匹配时信号线的信号传输值最大[5]。

此时输入端和输出端信号频率一致，没有减少或廷迟。

但随着电子元器件工作频率加快脉冲周期缩短，PCB导线长度接近于元件发送的信号速度（或波长）的某一范围时，这时候元件的信号在PCB导线传输时就会出现明显的“失真”。

当信号在PCB导线中传输时，若导线的长度接近信号波长的1/7，此时的导线便成为信号传输线。

[3.5]原来的传输信号线应愈短愈好，这样就可以把传输线当成普通的导线来对待；所以提高PCB的布线密度和缩小导线长充是有利的；PCB结构小尺寸，短导线，高密度互连（HDI）很适合高频信号或高速逻辑信号的传送。

高密度布线时，介质层愈薄，相互间串扰就会越小；尽可能的减少平行线，避免相互干扰，因为相邻导线互为平行走线时，会产生电感和电容从而产生更大的串扰，这是产生杂音信号的原因，因此相邻导线间的走向互相垂直步设或采用阶梯斜向45°走线；相邻两导线层间也应互相垂直布线以减少或消除平行线。

总之，由于技术的进步，印制线路板已不仅是一个简单的互连工具，也就是说PCB的线路已不再是简单的导线，还必须扮演良好的传输线，特性阻抗的控制值是高性能PCB设计和生产最重要的技术项目之一。

PCB设计中的特性阻抗

PCB设计中的特性阻抗特性阻抗(Characteristic Impedance)是指在传输线上的单位长度内，信号通过该传输线所呈现的阻抗特性。

在PCB设计中，特性阻抗是一个非常重要的参数，它直接影响信号的传输质量和系统的性能。

在本文中，我们将详细介绍特性阻抗的相关内容。

首先，我们来介绍一下特性阻抗的定义。

特性阻抗是指在传输线上电压和电流之间的比例关系，以欧姆(Ω)为单位表示。

在理想的传输线上，特性阻抗应是一个恒定值，不随频率和长度的变化而改变。

然而，在实际情况下，特性阻抗并非完全恒定，它会受到PCB板材的介电常数、导线结构等因素的影响而发生变化。

特性阻抗的计算可以通过以下公式进行：Z0 = sqrt(L/C)其中，L表示单位长度的电感，C表示单位长度的电容。

这个公式告诉我们，特性阻抗与电感和电容成反比关系，即特性阻抗越大，电感和电容越小。

特性阻抗的影响因素非常多，下面我们来一一介绍：1.PCB板材的介电常数：PCB板材的介电常数决定了传输线的速度，进而影响特性阻抗。

一般情况下，介电常数越大，特性阻抗越小。

2.传输线的宽度：传输线的宽度对特性阻抗有直接的影响。

传输线宽度越大，特性阻抗也越大。

3.传输线的距离：传输线的距离指的是导线之间的间距。

间距越小，特性阻抗也越小。

4.导线的高度：导线的高度是指导线之间的距离。

高度越大，特性阻抗越大。

5.使用的PCB板材：不同的PCB板材具有不同的介电常数和导电性能，会影响特性阻抗。

特性阻抗在PCB设计中非常重要，它可以影响信号的传输速度、纹波和功耗。

如果特性阻抗不匹配，会导致信号的反射和干扰，降低信号质量。

为了保证传输线的信号完整性，设计师需要正确计算特性阻抗，并采取相应的措施来控制特性阻抗的误差。

以下是一些常用的控制特性阻抗误差的方法：1.PCB板材的选择：选择具有稳定介电常数的高质量PCB板材，以减小特性阻抗的变化。

2.传输线的宽度控制：准确计算和控制传输线的宽度，以保证特性阻抗的准确性。

影响PCB特性阻抗的因素及解决方案

环测威官网：/为了兼顾小型化，数字化，高频和多功能等开发要求，PCB（印刷电路板）上的金属线作为电子设备中的互连器件，不仅决定了电流的开放，而且还起到了作用。

信号传输线。

换句话说，在负责传输高频信号和高速数字信号的PCB上实施的电气测试必须一方面确认电路的开启，关闭和快捷方式。

另一方面，还应该确定特征阻抗绝不会超出调节范围。

一句话，电路板永远不会达到要求的一致性，除非满足两个要求。

PCB提供的电路性能必须确保在信号传输过程中不会发生反射; 信号保持整合; 通过实现阻抗匹配来降低传输损耗。

因此，传输信号可以整体，可靠和精确地实现，而没有干扰或噪声。

本文重点介绍具有微带结构的多层板的特性阻抗控制。

表面微带和特性阻抗表面微带具有高特性阻抗，已广泛应用于PCB制造中。

信号平面设置为外层控制阻抗和用于分离信号平面及其相邻基准平面的绝缘材料，这可以在下图中清楚地看到。

特性阻抗可以通过公式计算出来：。

其中Z 0指特征阻抗; ε- [R到绝缘材料的介电常数; h为迹线与基准面之间的绝缘材料厚度; w到痕迹的宽度; t指的是痕迹的厚度。

下图清楚地说明了每个参数的含义。

环测威官网：/基于上面显示的公式，可以得出结论，影响特征阻抗的元素包括：a。

绝缘材料（介电常数ε- [R）;湾绝缘材料的厚度（h）;C。

迹线宽度（w）;d。

痕迹厚度（t）。

可以进一步得出结论，特征阻抗与衬底材料（CCL材料）密切相关。

因此，必须在衬底材料选择中考虑很多因素。

介电常数及其影响当频率低于1MHz时，材料制造商测量材料的介电常数。

由于树脂含量不同，当由不同的制造商生产时，即使相同类型的材料也可能彼此不同。

以环氧玻璃布为例。

环氧玻璃布的介电常数与频率之间的关系可归纳为下图。

显然，介电常数随着频率的提高而下降。

因此，绝缘材料的介电常数应根据材料的工作频率确定，平均值能够满足一般要求。

随着介电常数的增加，信号的传输速度将降低，因此如果要求高信号传输速度，则必须降低介电常数。

PCB设计中的特性阻抗

PCB设计中的特性阻抗特性阻抗（Characteristic Impedance）是指传输线上电流和电压之间的比率，表示传输线上电流和电压之间的关系。

在PCB设计中，特性阻抗是十分重要的参数，它直接影响信号传输的性能和可靠性。

本文将详细介绍特性阻抗的概念、计算方法和影响因素。

一、特性阻抗的概念特性阻抗是指传输线上单位长度内阻抗的数值，单位为欧姆（Ω）。

它决定了传输线上电流和电压的比率，即电压波形和电流波形的传输特性。

特性阻抗可以看作是一种参数，表示了传输线在单位长度内能够传输电信号的能力。

特性阻抗可以通过传输线的物理特性和几何参数来确定，主要包括导体厚度、介质相对介电常数、导体间距、信号层到地层的间距等因素。

特性阻抗与线宽、线间距和介质常数、几何形状等有关。

二、特性阻抗的计算方法特性阻抗的计算方法有多种，常用的有理论计算方法和仿真/实测方法。

1.理论计算方法理论计算方法包括微带线计算、同轴线计算和矩形波导计算方法。

其中微带线计算方法是最常用的一种计算特性阻抗的方法，它适用于堆叠结构、分层结构和印制电路板等实际应用。

微带线的特性阻抗可以通过以下公式计算：Z0 = (138 / sqr t(εr + 1.41)) * (ln(5.98H / (0.8W + T)) + 1)其中，Z0为特性阻抗，εr为介质相对介电常数，H为介质厚度，W为导体宽度，T为导体厚度。

2.仿真/实测方法仿真/实测方法是通过使用电磁仿真软件或实验测量等手段来计算特性阻抗。

这种方法更加准确，能够考虑更多的因素，例如边缘效应和电磁耦合。

借助电磁仿真软件，可以通过建立PCB布局和层堆叠的模型来模拟电磁波在传输线上的传播过程，从而得到特性阻抗。

在仿真过程中，需要设置准确的物理材料参数和几何参数，并考虑信号源、负载、阻抗匹配、电磁兼容性等因素。

3.实测方法实测方法是通过使用高频测试器件，例如网络分析仪，来测量特性阻抗。

这种方法可以直接测量PCB上的传输线特性，直观可靠，但需要相应的测试设备和测试技术。