PCB阻抗控制及设计说明
经典DDR3PCB设计指导
经典DDR3PCB设计指导DDR3 PCB（Printed Circuit Board）设计是一项关键性任务，它直接影响到DDR3内存模块性能和稳定性。
下面是一些经典的DDR3 PCB设计指导。
1.布局设计首先，要确保PCB布局以尽量减小信号传输长度和最小化信号路径的交叉。
为此，可以采用层叠设计，将电源和地线平面放在内层，并尽量将数据和时钟线路与其他信号线路分开。
同时，还要保持清晰的电源和地线分布，以减少电磁干扰。
2.阻抗匹配DDR3接口要求较低的阻抗匹配，一般为50欧姆。
因此，在设计DDR3PCB时，需要使用特殊的阻抗控制技术，包括差分阻抗控制和单端阻抗控制。
通过正确选择PCB板材和线宽/线间距来控制阻抗，确保数据线和时钟线的阻抗匹配。
3.时钟信号时钟信号对DDR3接口的性能和稳定性至关重要。
在PCB设计中，时钟信号应该尽量与其他信号线隔离，并保持尽可能短的信号路径。
此外，要确保时钟信号的最大和最小延迟在规格范围内，并且要避免信号树中出现反向或环形延迟。
4.功耗分析和管理DDR3内存模块在运行时会产生较大的功耗，因此在PCB设计中需要进行功耗分析和管理。
这包括考虑供电线路的宽度和连接方式，设计足够的电源滤波电容，并确保电源线路的稳定性和低噪声。
5.地线规划合理的地线规划对于DDR3PCB设计至关重要。
正确规划地线可以减少信号的噪声干扰和串扰。
建议使用实特性阻抗为0的地线平面，以减少反跳和电磁干扰。
6.差分信号DDR3接口主要使用差分信号传输，如数据线和时钟线。
在PCB设计时，差分信号应该尽可能保持信号的匹配性，并采取差分对的布线方式，减少差分信号之间的串扰。
以上是经典的DDR3PCB设计指导，注意这只是指导性的建议，具体设计仍应根据具体的应用场景和产品要求进行调整。
此外，使用专业的PCB 设计软件进行仿真和分析也是十分重要的，以确保DDR3PCB设计的性能和稳定性。
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。
PCB设计的阻抗控制和阻抗匹配
重要性，电路板出故障或问题的概率， 为一个电容（ 图 １ － １） 。
阻抗控制的精度就越低。
电路中信号的完整性，电路的 Ｅ Ｍ Ｉ 和
（４ ）容易造成焊锡短路，可能会增
ＥＭＣ 特性。但是随着产品的可靠性发展
加产品的成本。
和越来越受到重视，在设计时不再是
ＰＣＢ 的各层分布一般是对称的。不
简单的导线连接，必须考虑电路中信
Key words: Reliability; Characteristic Impedance; Impedance Controlling; Impedance match
CLC number: TN306
Document code:A
Article ID:1003-0107(2005)04-0029-03
４３００６８）
Huang Shuwei, Zhao Danling1
(Hubei University of Technology,
Wuhan 430068,China)
摘 要： 阻抗设计是 ＰＣＢ 可靠性设计的一个重要环节。本文从多层 ＰＣＢ 板叠层的设计原理、特性阻抗的
计算方法、严格的阻抗控制，来保证阻抗匹配，实现 Ｐ Ｃ Ｂ 的可靠性，使产品稳定的工作。
号完全相等。这就是说， 应将信号对称 别是在高频电路中，特性阻抗主要取 特性阻抗是否一致，是否匹配。因此，
地布线在内部地线层的两侧。这样做 决于连线的单位分布电容和单位分布 在 Ｐ Ｃ Ｂ 设计的可靠性设计中有两个概
的优点是容易控制阻抗和环流；缺点 电感带来的分布阻抗。理想传输线的 念是我们必须注意的。
印制电路板上导线的特性阻抗是
传输线的特性阻抗只与信号连线 电路板设计的一个重要指标，特别是
PCB阻抗设计与阻抗设计软件Polar的使用
ＰＣＢ阻抗设计与阻抗设计软件Ｐolａｒ的使用 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阻抗设计及计算教程
PCB阻抗设计及计算教程PCB阻抗设计及计算是电路设计与布局中的重要一环，它对于保证电路性能、抑制信号干扰和提高系统稳定性具有至关重要的作用。
本文将介绍PCB阻抗的基本概念，阻抗设计的目标和方法，并详细解释如何进行PCB阻抗计算。
1.基本概念：在PCB设计中，阻抗是指电流或信号在电路板上的传输时遇到的阻碍。
阻抗主要由导线、平面、空气等介质的特性决定。
常见的阻抗有单端阻抗和差分阻抗。
2.阻抗设计的目标：(1)确保信号完整性：通过控制阻抗，避免信号的反射和损耗，确保信号的完整性，避免信号失真以及噪声和串扰的引入。
(2)抑制系统的电磁辐射：通过设计合适的阻抗，减少电流的回流路径，降低系统的电磁辐射水平，提高抗干扰能力。
(3)提高系统的工作稳定性：通过阻抗设计和匹配，使得信号传输更加稳定，避免因阻抗不匹配引起的系统不稳定和故障。
3.阻抗设计的方法：(1)常规PCB布局：根据电路需求和信号速度，尽量避免使用过长过窄的线路，减小阻抗不匹配和信号失真的可能性。
(2)地线的设计：地线是设计阻抗的重要因素之一，它应该尽量宽而平，以减小阻抗，提高地线的传输能力。
(3)控制环境因素：根据设计需求，合理选择PCB板材和层间距，控制介质常数，进而控制阻抗值。
(4)信号层堆叠：通过合理的层次规划和PCB板厚度选择，控制信号层之间的间距和层间介质特性，达到要求的阻抗。
4.PCB阻抗计算：(1)阻抗计算规则：根据线宽、线距和介质常数等参数，可以使用在线计算软件或公式进行阻抗计算。
常用的公式有微带线和线间微带线的计算公式。
(2)使用在线计算软件：目前市面上有许多免费的在线阻抗计算软件，只需输入所需参数即可得到计算结果。
(3)使用电磁仿真软件：对于复杂的PCB设计，可以使用电磁仿真软件进行阻抗计算，如ADS、CST等软件。
仿真软件可以更加准确地计算阻抗，并考虑复杂的环境因素。
总结：PCB阻抗设计及计算是PCB设计中不可忽视的一环，它对电路性能和系统稳定性具有重要影响。
pcb阻抗板‘特性阻抗;基础知识
4.2.2.2 T1/B1 分别相连的测试线长一般为 100mm，线宽与板内生产板内阻抗线宽度一致，且线面盖阻焊 油墨；
d 4.2.2.3 T1-T2/T2-B2/B2-B1/B1-T1 的两个相邻孔中心距一般为 2.54mm; e 4.2.2.4 其中，T1 仅与 TOP 层阻抗测试线相连，T2 仅与 TOP 面第 2 层内层相连；B1 仅与 BOT 层阻抗测 r 试线相连，B2 仅与 BOT 层第 2 层相连。 te 阻抗条的设计图例：
深圳顺易捷科技有限公司
Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd.
5.3 CPU 载板的 TDR 测试
d Hioki 公司 2001 年六月才在 JPCA 推出的“1109 Hi Tester”，为了对 1.7GHz 高速传输 FC/PGA 载板在 Z0 方
面的正确量测起见，已不再使用飞针式（Flying probe）快速移动的触测，也放弃了 SMA 探棒式的 TDR 手动
3.3 但当上述微带线中 Z0 的四种变数（w、t、h、 r）有任一项发生异常，例如图中的讯号线出现缺口
e 时，将使得原来的 Z0 突然上升（见上述公式中之 Z0 与 W 成反比的事实），而无法继续维持应有的稳 UnRegister 定均匀（Continuous）时，则其讯号的能量必然会发生部分前进，而部分却反弹反射的缺失
4． 2 示意图说明：
4．2．1 阻抗线的位置
一般加在生产板 PNL 边上或在客户允许的前提下加在 SET 边上
4．2．2 阻抗线的规格说明
4．2．2．1 T1、T2/B1、B2 为四个 PTH 孔，一般为喷锡成形孔，成品孔径为 1.00mm 左右，RING（成品 焊环）要求为 0.16-0.20mm;
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）。
阻抗制作规范
规范制作阻抗PCB的阻抗计算和阻抗图形设计方法，确保成品的阻抗符合规定。
2、适用范围：
适用于本厂客户要求阻抗控制的PCB的阻抗设计及之CAM制作的阻抗图形设计。
3、名词解释：
3.1特性阻抗(Characteristic Impedance)：当一条导线与大地绝缘后，导线与大地彼此之间的阻抗。
7.2.9外层方形PAD对应接地层为Thermal Pad或直接与铜面导通。
7.2.10线宽/线距必须符合流程单要求。
7.2.11两层板设计如下：
6.2.12四层板设计如下：
7.2.13六层板设计如下：
7.2.14八层板设计如下：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7.3特殊阻抗设计：
特殊阻抗设计时除了一般注意事项以外须根据实际情况进行修改。
4.3.3特性阻抗：成品60欧姆±10%
4.3.3.1要求理论值计算特性阻抗控制的范围为60欧姆±8%：
4.3.3.2产品的制作参数要求如下：
1）客户原本设计的特性阻抗线线宽：150um,
2）客户原本设计的与特性阻抗线相邻的线距最小为：100um
3）与特性阻抗线相邻的介层的厚度要求为:105um±15um
RC% 68压合后的介质厚度为71±8UM，RC%62压合后的介质厚度为65±8UM
5）当选用几种Prepreg同时压合时，则采用最高的介电常数与最低的介电常数的平均值进行计算。
6）内层板材铜厚计算数据:
板材铜厚是70um用62um计算，板材铜厚是35um用30um计算，板材铜厚是18um用16um计算.
3) 2116 Prepreg
A、介电常数为4.3±0.2
B、压合后的介质厚度为(内层100%残铜理论值)：
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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。
如下图所示：
注意：在实际的PCB制造中，板厂通常会在PCB板的表面涂覆一层绿油，因此在实际的阻抗计算中，通常对于表面微带线采用下图所示的模型进行计算：
带状线（Stripline ）：
带状线是置于两个参考平面之间的带状导线，如下图所示，H1和H2代表的电介质的介电
常数可以不同。
上述两个例子只是微带线和带状线的一个典型示范，具体的微带线和带状线有很多种，如覆膜微带线等，都是跟具体的PCB 的叠层结构相关。
用于计算特性阻抗的等式需要复杂的数学计算，通常使用场求解方法，其中包括边界元
素分析在内，因此使用专门的阻抗计算软件SI9000,我们所需做的就是控制特性阻抗的参
数：
绝缘层的介电常数Er、走线宽度W1、W2 （梯形）、走线厚度T和绝缘层厚度H。
对于W1 、W2 的说明：
计算值必须在红框范围内。
其余情况类推。
下面利用SI9000 计算是否达到阻抗控制的要求：
首先计算DDR 数据线的单端阻抗控制：
TOP层：铜厚为0.5OZ,走线宽度为5MIL，距参考平面的距离为3.8MIL，介电常数为4.2。
选择模型，代入参数，选择lossless calculatio n,如图所示：
coati ng表示涂覆层，如果没有涂覆层，就在thick ness中填O,dielectric （介电常数）填1 （空气）。
substrate表示基板层，即电介质层，一般采用FR-4，厚度是通过阻抗计算软件计算得到，
介电常数为 4.2（频率小于1GHz 时）。
点击Weight（oz）项，可以设定铺铜的铜厚，铜厚决定了走线的厚度。
9、绝缘层的Prepreg/Core 的概念：
PP (prepreg)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
不过他的两面都覆有铜箔，而PP 没有，制作多层板时，通常将CORE 和PP 配合使用，CORE 与CORE 之间用PP 粘合。
10、PCB 叠层设计中的注意事项：
(1)、翘曲问题
PCB 的叠层设计要保持对称，即各层的介质层厚、铺铜厚度上下对称，拿六层板来说，就是TOP-GND 与BOTTOM-POWER 的介质厚度和铜厚一致，GND-L2 与L3-POWER 的介质厚度和铜厚一致。
这样在层压的时候不会出现翘曲。
( 2)、信号层应该和邻近的参考平面紧密耦合(即信号层和邻近敷铜层之间的介质厚度要很小)；电源敷铜和地敷铜应该紧密耦合。
( 3 )、在很高速的情况下，可以加入多余的地层来隔离信号层，但建议不要多家电源层来隔离，这样可能造成不必要的噪声干扰。
( 4)、典型的叠层设计层分布如下表所示：
( 5 )、层的排布一般原则：元件面下面(第二层)为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面；所有信号层尽可能与地平面相邻；
尽量避免两信号层直接相邻；主电源尽可能与其对应地相邻；兼顾层压结构对称。
对于母板的层排布，现有母板很难控制平行长距离布线，对于板级工作频率在50MHZ 以上的( 50MHZ 以下的情况可参照，适当放宽)，建议排布原则：元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽)；
无相邻平行布线层；所有信号层尽可能与地平面相邻；关键信号与地层相邻，不跨分割区。