特性阻抗的影响因素研究
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;
特征阻抗的计算与控制
目录摘要 (2)前言 (4)第一章特征阻抗的基本概念 (5)1.1特征阻抗的定义 (5)1.2特征阻抗定义的解析 (5)1.3特征阻抗的意义 (5)第二章特征阻抗的计算与控制 (6)2.1阻抗控制的定义 (6)2.2影响PCB迹线阻抗的因素 (6)2.3PCB传输线的主要形式 (7)2.4特征阻抗的计算 (9)2.5常用的几种计算模块 (12)第三章研究总结 (15)3.1差分线阻抗的控制 (15)3.2PCB设计前的准备工作 (15)3.3关于介电常数E R的问题 (15)第四章PCB的叠层设计和制作工艺流程（扩展） (17)4.1PCB的叠层设计 (17)4.2PCB制作工艺流程 (18)4.3重要流程的详解 (19)致谢 (21)参考文献 (21)附录 (22)摘要：本文首先介绍了特征阻抗的基本概念和意义；其次阐述了影响特征阻抗的主要因素；接着介绍了如何进行特征阻抗的计算与控制；最后是对此研究的经验总结。
关键词：特征阻抗、概念、计算、总结Abstract:：This paper first introduces the basic concepts and the significance of characteristic impedance; secondly describes the effects of main factors of characteristic impedance; then introduced how to characteristic impedance calculation and control; the last is the summary of experiences in this study.Key words: characteristic impedance, concept, calculation, summary前言随着PCB 信号切换速度不断加快，当今的PCB 设计者需要理解和控制PCB 迹线的阻抗。
阻抗的有关计算公式
影响高频测试的因素一、影响特性阻抗的主要因素即电容与电感间的关系（公式见图）从阻抗公式看影响特性阻抗值的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、总的绞合系数（λ）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。
而且，Z正比于α和λ，反比于εr。
所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好了Z。
一般来说节距越小Z越小，稳定性也越好，ZC 的波动越小。
1导体外径：绝缘外径越小阻抗越大。
2电容：电容越小发泡度越大同时阻抗也越大；3绝缘外观：绝缘押出不能偏心，同心度控制在90%以上；外观要光滑均匀无杂质，椭圆度在85%以上。
电线押完护套后基本上阻抗是不会再出现变化的，生产过程中的随机缺陷较小时造成的阻抗波动很小，除非在生产过程有过大的外部压力致使发泡线被压伤或压变形。
当较严重的周期性不均匀缺陷时，且相邻点间的距离等于电缆传输信号波长的一半时，在此频率点及其整数倍频率点上将出现显着的尖峰（即突掉现象），这时不但阻抗不过，衰减也过不了。
二、各工序影响衰减的主要因素a衰减＝a金属衰减+a介质材料衰减+a阻抗不均匀时反射引起的附加衰减1.导体：导体外径下公差，电阻增大，影响传输效果及阻抗；所以一般都采用上公差的导体做发泡线。
高频时信号传输会出现集肤效应，信号只是在导体的表面流过，所以要求导体表面要平滑，绞合绝对不能出现跳股现象，单支导体及绞合后的圆整度要好。
导体束绞、绝缘押出及芯线对绞时张力都不能过大，以防拉细导体。
2.绝缘：在绝缘时影响衰减的因素主要有绝缘材料、绝缘线径稳定性、发泡电容值及气泡匀密度、同心度（发泡层及结皮的同心度）、芯线的圆整度。
在测试频率越高时对发泡材料的要求越高，但现在所用的DGDA3485是现在高频线用得最广泛的化学发泡料。
控制绝缘主要有以下几项：A.外径要控制在工艺要求偏差±0.02mm之内；B.发泡要均匀致密，电容要控制在工艺要求偏差±1.0PF之内；C.绝缘外结皮厚度控制在0.05mm以内；D.色母配比不能过大，越少越好，在1.5%左右；E.外观：外观要光滑均匀，无杂质，椭圆度在85%以上。
特征阻抗
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
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
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 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
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。
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 特性阻抗控制的前提条件 特性阻抗控制的前提条件
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
Impedance_control
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传输线的特性阻抗分析
1，传输线模型由平行双导体构成的引导电磁波结构称为传输线（Transmission Line）。
人们熟知的传输线有平行双导线、同轴线、平行平板波导及其变形——微带线。
低频电路中，传输线负载端、源端的电压、电流差别不大，但在高频电路（传输线长度与电磁波波长相比拟）中两者差别很大。
传输线模型就是用来揭示这种变化的规律的模型。
传输线上的电压、电源是纵向位置的参数。
传输线在电路中相当于一个二端口网络，一个端口连接信号源，通常称为输入端，另一个端口连接负载，称为输出端。
2，传输线的特性阻抗分析特性阻抗：又称“特征阻抗”，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。
在高频范围内，信号传输过程中，信号到达的地方，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。
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l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。
特性差动阻抗
( Data come-in) ( Impedance Control) ( Run-Card Issue)
阻抗控制設計 製作規範填寫 底片設計
( 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)
17
三、影响阻抗的因素：
项 目 内 容
影响阻抗因素
介质层厚度
介质常数
线 宽
铜 厚
线 距
防焊厚度
与阻抗值关系
正相关
负相关
负相关
负相关
正相关
负相关
需管控之制程
压 合
板材进料
线路,蚀刻
线路,电镀,刷 线路,蚀刻 磨
防焊
影响阻抗值范围 （单线）
4ohm/1mil
3-5ohm/0.5 4ohm/1mil 3ohm/1mil
一、什么是阻抗？
特性＆差动阻抗
阻抗知识简介：
随着电子设备的小型化、数字化、高频化和多功能化， PCB 中的线路 已不仅只是元器件的载体和互连工具，还需起到传输信号的作用。这就要 求 PCB 线路测试不仅要测量线路（或网络）的“通、断”和短路，而且还 应测量特性阻抗值是否在规定的规格范围内。
傳輸線構成之三要素
阻抗設計COUPON (4 層板)
SIGNAL GROUND L2 L3 L2 L3 L1 L4
COMP. SIDE
L2 (GROUND)
L3 (POWER)
L1 L4 SIGNAL GROUND L2 L3
L1 L4
SOLD. SIDE
高频特性影响因素
回破损耗
Return loss
越趋近于0，反射损耗越严重
驻波比
voltage standing wave ratio
数值越小越好，无反射VSWR=1.0
影响因素 导体OD不均匀，弯折，不圆整 绝缘偏芯，OD不稳定，不圆整 发泡度不均匀 驻波比改善：导体OD,绝缘OD稳定，外观圆整，同芯度稳定良好，
串音
Cross talk
越趋近于0，串音越严重（负数）
改善因素：对绞张力稳定，节距均匀，发泡均匀
延时
影响因素：
Time delay
发泡度变大，介电常数变小，延迟变小 对绞节距变大，延迟变小 成缆节距变大，延迟变小
传播速率
V=1/介电系数
velocity of propagation
延迟差
种类： Intra-piar skew Inter-Pair skew
衰减ห้องสมุดไป่ตู้
影响因素： 1.同轴线
Attenuation
越趋近于0，损耗越小,负数损耗越大
阻抗变大，衰减变小 绝缘OD变大，阻抗变大，衰减变小 导体OD变大，衰减变小 发泡度变大，介电常数变小，衰减变小 编织密度、编织+AL结构、AL厚度增加，衰减减小 2.对绞线 导体OD变大，衰减变小 导体节距变大，衰减变小 绞合外观影响衰减稳定性 绝缘OD变大，阻抗变大，衰减变小 绝缘发泡度变大，衰减变小 对绞节距变大，衰减变小，其屏蔽厚度变大，衰减变小，松紧影响衰减稳定 成缆节距变大，衰减变小 总屏蔽厚度与密度变大，衰减变小 对内延时差（Time delay skew）变大，衰减变大 衰减变大改善：加大导体OD,绝缘OD，绝缘发泡度，介质损耗角正切低的材料 芯线圆整，发泡均匀，水中电容调小
电线电缆高频性能定义 及生产工艺对其的影响
电线电缆高频性能1.特性阻抗2.衰减3.回波损耗4.VSWR5.串音6.延时7.延时差8.转移阻抗9.屏蔽效应同轴线影响阻抗的因素﹕介电常数﹔绝缘线径﹔导体线径。
1) 介电常数是材料本身固有的﹐不同的材料具有不同的介电常数。
可通过发泡度的大小来改变介电常数的大小﹐即发泡度增大—介电常数减小—阻抗增大﹔发泡度不均匀—介电常数不均匀—阻抗不均匀。
2) 绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大﹔绝缘线径不均匀—阻抗不均匀。
3) 导体线径: 导体线径增大—阻抗减小﹔导体线径不均匀—阻抗不均匀。
设计改善:阻抗偏小,加大线径或加大发泡度工艺改善:水中电容调小,对绞时注意防止芯线变形,同轴编织时注意张力调节等.•对绞线•影响阻抗的因素﹕•介电常数﹔绝缘线径﹔导体线径﹔对绞节距﹔绕包松紧(对屏蔽)﹔成缆节距﹔成缆包带松紧﹔编织的松紧﹔外被的松紧。
•1) 发泡度:发泡度增大—介电常数减小—阻抗增大﹔发泡度不均匀—介电常数不均匀—阻抗不均匀。
•2) 绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大﹔绝缘线径不均匀—阻抗不均匀。
•3) 导体线径: 导体线径减小—阻抗增大。
•4)对绞节距﹕•a)非屏蔽线对﹕对绞节距减小—阻抗减小﹔•b)屏蔽线对﹕对绞节距增大—阻抗减小﹔•5) 绕包﹕绕包张力大—铝箔紧—阻抗小。
•6) 成缆节距(非对屏蔽)﹕成缆节距减小—阻抗减小。
•7) 成缆包带(非对屏蔽) ﹕成缆包带紧—阻抗减小。
•8) 编织的松紧(非对屏蔽) ﹕编织紧—阻抗减小。
•9) 外被的松紧(非对屏蔽) ﹕外被紧—阻抗小。
2. 衰减(Attenuation)衰减表示线路的材料等原因而引起的信号损失线缆的衰减主要由两部份组成﹐一为介质内偶极子受交变电场作用做取向运动引起的介质损耗﹐一为导体上热磁涡流及导体发热引起的能量损失。
单位为“dB/m”α= 10 log ( Pout / Pin ) = 20 log ( Vout / Vin )是指输出端功率（P out）比入射功率（P in），讯号损耗剩下多少。
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什么是特性阻抗—布线Vs生产
目前在做阻抗板的ICS中，内容最多大部分停留在阻抗确认 中，且大多的工程反馈中均体现“满足阻抗要求”而进行 线宽，线距的调整。 布线和PCB工厂之间良好的沟通，才能很好的即满足信号 传输完成性要求，又有利于PCB工厂品质的稳定.
层间微带线及差分线： εr =(ε1×T2+ε2×T1)/(T1+T2)
表面微带线及差分线： εr =(T1+T2) ×ε1×ε2/(ε2×T1+ε1×T2)
（其中ε1、T1为某种组分材料的介电常数及其厚度）
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影响特性阻抗主要因素
阻焊油墨:---参考
导线宽度
设计前需要选好电路板选用的基板材料、覆铜板材 （铜箔厚度）、介质层伙伴固化片的材料（介电常数）、 油墨等。
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影响特性阻抗主要因素
介电常数:---参考
材料的介电常数是材料在一定频率为(如1MHz)下测量 确定的。不同生产厂家生产的同种材料由于其树脂含 量不同而不同。
构设计。---参考！
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影响特性阻抗主要因素—线厚(铜厚)
导线厚度 导线厚度依导体所要求的载流量以及允许的温升而确定。 导线厚度等于铜箔厚度加上镀层厚度。 导线厚度主要受以下一些因素的影响： 基板或敷铜箔的厚度。 前处理中的机械刷磨和微蚀刻会使铜厚变薄。 电镀会使铜变厚。
特性阻抗
五、影响同轴电缆特性阻抗（Zc）的因素
5.1 影响同轴电缆特性阻抗的因素及比例关系：
影响Zc的因素 影响因素与Zc的变化关系 影响因素的变化 ↑ 等效介电常数ε e ↓ ↑ 内导体直径d ↓ ↑ 外导体内/外径D ↓ ↑ 编织导体直径Dw ↓ ↓ ↓ ↑ 正比 ↑ ↑ 正比 ↑ ↓ 反比 Zc的随之变化 ↓ 反比 比例关系
特性阻抗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
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 一根均匀电缆无限延伸，其发射端在某一频率下的阻抗称为特性阻抗 (Characteristic Impedance)。它由诸如导体的集合尺寸、导体间的中心距离、传输 线本身的结构、电缆绝缘材料的介电常数等因素决定，与数据传输线的长短无关。 数据传输线的瞬间阻抗或者是特征阻抗是影响信号品质及完整性的最重要的因素 。如果信号传播过程中，相邻的信号传播间隔之间阻抗保持一致，那么信号就可以十 分平稳地向前传播，因而情况变得十分简单。如果相邻的信号传播间隔之间存在差异 ，或者说阻抗发生了改变，信号中能量的一部分就会往回反射，信号传输的连续性也 会被破坏，由此会带来诸如回波损耗偏大、信号传输辐射增大、信号传输完整性不足 等问题。
解析特性阻抗 Characteristic Resistance
目
一. 特性阻抗的定义
录
二. 对称电缆的特性阻抗计算 三. 影响对称电缆特性阻抗的因素
四. 同轴电缆的特性阻抗计算
五. 影响同轴电缆特性阻抗的因素 六. NB Cable特性阻抗控制的实验数据分析
一、特性阻抗（Zc）的定义
1. 特性阻抗(Zc)的定义
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:
影响高频测试的因素
影响高频测试的因素一、影响特性阻抗的主要因素即电容与电感间的关系（公式见图）从阻抗公式看影响特性阻抗值的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、总的绞合系数（λ）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。
而且，Z正比于α和λ，反比于εr。
所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好了Z。
一般来说节距越小Z越小，稳定性也越好，ZC 的波动越小。
1绝缘外径：绝缘外径越小阻抗越大。
2电容：电容越小发泡度越大同时阻抗也越大；3绝缘外观：绝缘押出不能偏心，同心度控制在90%以上；外观要光滑均匀无杂质，椭圆度在85%以上。
电线押完护套后基本上阻抗是不会再出现变化的，生产过程中的随机缺陷较小时造成的阻抗波动很小，除非在生产过程有过大的外部压力致使发泡线被压伤或压变形。
当较严重的周期性不均匀缺陷时，且相邻点间的距离等于电缆传输信号波长的一半时，在此频率点及其整数倍频率点上将出现显着的尖峰（即突掉现象），这时不但阻抗不过，衰减也过不了。
二、各工序影响衰减的主要因素a衰减＝a金属衰减+a介质材料衰减+a阻抗不均匀时反射引起的附加衰减1.导体：导体外径下公差，电阻增大，影响传输效果及阻抗；所以一般都采用上公差的导体做发泡线。
高频时信号传输会出现集肤效应，信号只是在导体的表面流过，所以要求导体表面要平滑，绞合绝对不能出现跳股现象，单支导体及绞合后的圆整度要好。
导体束绞、绝缘押出及芯线对绞时张力都不能过大，以防拉细导体。
2.绝缘：在绝缘时影响衰减的因素主要有绝缘材料、绝缘线径稳定性、发泡电容值及气泡匀密度、同心度（发泡层及结皮的同心度）、芯线的圆整度。
在测试频率越高时对发泡材料的要求越高，但现在所用的DGDA3485是现在高频线用得最广泛的化学发泡料。
控制绝缘主要有以下几项：A.外径要控制在工艺要求偏差±0.02mm之内；B.发泡要均匀致密，电容要控制在工艺要求偏差±1.0PF之内；C.绝缘外结皮厚度控制在0.05mm以内；D.色母配比不能过大，越少越好，在1.5%左右；E.外观：外观要光滑均匀，无杂质，椭圆度在85%以上。
1特性阻抗
.1特性阻抗特性阻抗也称波阻抗，是电缆的二次参数，它描述了电磁波沿均匀线路传播而没有反射时所遇到的阻抗，即线路终端匹配时，线路内任一点的电压波（U）和电流波（I）的比值。
特性阻抗可以用一个复数表示，当电缆线芯的材料、直径、绝缘形式确定后，特性阻抗只随频率的变化而变化。
特性阻抗Zc为回路上任意点电压波和电流波之比并有R、L、G、C分别为对绞回路的电阻、电感、电导、电容，虚部相位角Φ从零开始到频率f ＝800Hz时接近-45°，然后逐渐接近零。
可以看出传播常数和特性阻抗Zc均与电缆的一次参数R、L、G、C有关，TIA/EIA---568---A规定5类缆的特性阻抗为对于局部网布线系统来说，传输媒介具有稳定的阻抗值是很重要的，否则连接器硬件就会和电缆失配。
从而引起信号反射导致传输效率下降，甚至网络无法工作。
对于高频对称电缆，由于频率增加时，集肤效应增加，使内电感减小，而外电感与频率无关，所以随频率的增加，总电感近似于外电感，式中，为等效介电常数；a为绝缘线心外径；d为导体直径由式子可以看出特性阻抗和导体类型和直径，绝缘的类型和厚度有关，在某种程度上也与线对的绞合性能有关（因等效介电常数εr和绞合有关）。
由于一般的标准中都规定了导体的直径d=24（AWG），而且从实际情况中看来，此d值也是最理想值。
这样从上式看来影响特性阻抗的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。
而且，Zc正比于α和λ，反比于εr。
所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好。
在实际中常用输入阻抗Zin来表述电缆的特性阻抗。
其定义式中：Z0为终端开路时的阻抗测量值；Zs为终端短路时的阻抗测量值。
3.2 回波损耗回波损耗是数字电缆产品的一项重要指标，回波损耗合并了两种反射的影响，包括对标称阻抗（如：100Ω）的偏差以及结构影响，用于表征链路或信道的性能。
它是由于电缆长度上特性阻抗的不均匀性引起的，归根到底是由于电缆结构的不均匀性所引起的。
阻抗±5%公差影响因素分析与探讨
阻抗±5%公差影响因素分析与探讨廖辉【摘要】How to ensure that the various signals (especially high-speed signal) integrity, how to ensure the quality of signal transmission, PCB board characteristic impedance control signal line becomes the key, not strictly controlled impedance, will lead to any distortion of the relfected signal transmission signals, resulting in failure design, the paper mainly for impedance control key factors affecting the preliminary analysis and research, in order to ensure the stability of signal transmission, providing control speciifcations and reference;provide a reference for the industry to learn how to achieve impedance control.%如何保证各种信号(特别是高速信号)完整性，如何保证信号传输质量，PCB板控制信号线的特征阻抗匹配成为关键，不严格的阻抗控制，将引发信号传输的失真何信号的反射，导致设计的失败，本文主要针对影响阻抗控制关键因素进行初步分析和研究，为保证信号传输的稳定性，提供控制规范和参考；为业界实现阻抗控制提供一定的参考何借鉴。
【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P82-87)【关键词】内层线宽;外层线宽;层压半固化片介厚;铜厚;油墨厚度;阻抗±5%【作者】廖辉【作者单位】深南电路有限公司，广东深圳 518053【正文语种】中文【中图分类】TN411 前言随着PCB应用越来越广泛，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。
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。
印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍
印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍一：特性阻抗原理：传输线的定义，在国际标准IPC-2141 3.4.4说明其原则“当 信号在导线中传输时，若该导线长度大到信号波长的1/7，则该导线应被视做传输线。
如当某电磁波信号以时钟频率为900MHZ （GSM手机传输频率）在导线中传播时，则如果线路的长度大于：1/7波长=1C/7F=4.76CM 时，该线路就被定义为传输线。
众所周知，直流电路中电流传输时遇到的阻力叫电阻，交流电路中电流遇到的阻力叫阻抗而高频（》400MHZ ）电路中传输信号所遇到的阻力叫特性阻抗，在高频情况下，印制板上的传输信号铜导线可以被视为由一串等效电阻及一并连电感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不记，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之串联电感及并联电容的效应，我们可以得到以下公式；Z0=R+√L/C √≈√L/C （ Z0为特性阻抗值）关于特性阻抗，有以下几原则：1、 在数字信号在板子上传输时，印制板线路的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配，如果不匹配的话，所传送的信号能量将出现反射，散失，衰减，或延误，等现象，从而产生杂信，2、 由于电子元件的电子阻抗越高时，其传输速率才越快，因而电路板的特性阻抗值也要随之提高，才能与之匹配，3、射频通信用的PCB ，除强调 Z0外，有时更加强调板材本身具有低的 Er （介质常数）值及低的Df （介质损耗因子）值。
高频信号在介质中的传输速度为C/ Er,可知：Er 越小，传输速度越快，这也是为何高频要用低介质常数的高频材料。
Df 影响着信号在介质传输过程中的失真，Df 越小，失真越小。
二：特性阻抗的常见形式和计算方法：在线路板的设计中，传输信号最常见的有4种单线布线和2种差分布线方式方式：以上四种单线传输信号布线方式的阻抗计算公式见下；（差分略）1、 微带线：Z 。
=87ln 「5.98H/（0.8W+T ）」Er+1.412、 埋入式微带线Z 。
特征阻抗 阻抗匹配 共轭匹配原理详解
特征阻抗、阻抗匹配、共轭匹配讲解特征阻抗、阻抗匹配、共轭匹配定义及原理详解如下：1.特征阻抗特征阻抗，也称特性阻抗，是传输线理论中的重要概念。
特征阻抗推导过程见附录1，位置x为传输线的任意处，特征阻抗为位置x处入射波的入射电压和入射电流之比，即：-------------------------------------------------------------公式1.1在公式1.1中，特征阻抗只与传输线单位长度的寄生电阻R、寄生电感L、寄生电导G和寄生电容C有关系，而与位置x无关。
特征阻抗推导过程假设前提是传输线单位长度特性是一样的，且是无限长的。
特征阻抗是瞬时阻抗，是传输线位置为x处在没有反射的情况下瞬时电压和瞬时电流的比值。
而直流阻抗也可以理解为瞬时阻抗，只是其任何时候的瞬时电压和瞬时电流比值都是一样的，但是直流阻抗与传输线位置x是有关系的，位置x越靠近原点，阻抗越大。
若频率w很低，则公式1.1表示的特征阻抗可以等效为：-------------------------------------------------------------公式1.2如果有一根导线无限长，且可等效为无穷个单位长度的寄生电阻R和寄生电导串并的分布式，那求解的阻抗是不是同公式1.2呢？显然不是，电阻是有损耗的，长度越大，等效阻抗越大，损耗越大。
推导过程哪里出问题了？待补充。
若频率w很高,则公式1.1表示的特征阻抗可以等效为：-------------------------------------------------------------公式1.3若传输线可以照公式1.3这样等效，则称为无损传输线。
而特征阻抗概念是针对无损传输线而言，或者近似无损传输线，主要针对无损寄生参数(寄生电感和寄生电容)？万用表测量的是直流阻抗，而非交流阻抗，所以若用万用表测量一个特征阻抗为50ohm的导线，将会发现它是短路的。
国产TDR特性阻抗测试仪在线路板行业中的应用
国产TDR特性阻抗测试仪在线路板行业中的应用摘要：本文从信号传输完整性角度出发，阐述了特征阻抗在传输线中的重要意义，并在此基础上介绍了时域反射技术在阻抗测试中的基本原理。
同时将国内首次研发的ASIDA TDR阻抗测量仪与国外的特征阻抗测试仪进行了比较，分析性能特征。
关键字：信号完整性、特征阻抗、时域反射技术、TDR阻抗测量仪1.绪论1.1前言随着小型、高频、多功能电子产品的快速发展，特征阻抗作为传输线的重要标志一直是PCB行业关注的对象。
当信号在传输线上传播时，信号感受到的瞬态阻抗值一旦发生变化，就会对信号的完整性造成巨大影响。
因此，用于高频信号传输的PCB线路板，不仅要测量线路的“通”、“断”和“短路”是否符合要求，而且还应对PCB信号传输线的特征阻抗进行测试和控制，保证传输信号的完整性。
在高速电路设计中，信号从驱动源输出，在许多特征阻抗值不同的线路上传输，如果信号感受的阻抗保持不变或变化在接受范围内，那么信号的质量就保持完整；然而，一旦传输过程中的阻抗值发生突变，信号立即会发生失真，影响终端接受数据的正确性。
因此,对线路板特征阻抗值进行检测已经是PCB设计和制造行业发展的一个必然趋势。
1.2国内外TDR技术的发展目前，对于阻抗的测量，时域反射技术是国内外公认控制特性阻抗测试较好的方法。
该方法允许阻抗随信号通道的测试长度的变化而改变，以反射电压的形式表示出阻抗的变化，它不仅可以计算信号通道上的特征阻抗，而且可以对特征阻抗突变位置进行精确定位。
TDR时域反射技术早在60年代就已经提出，经过长期大量的研究，在国外产出了大量基于TDR的特征阻抗测试仪，其中具有代表性的有英国Polar公司生产的CITS500特征阻抗测试仪，美国Tektronix公司生产的TDS8000特征阻抗测试仪和美国Agilent公司生产的TDR2000ATE特征阻抗测试仪。
这些仪器在近几年内垄断了国内PCB阻抗检测领域，经过多年不懈的努力，正业科技协同电子科技大学强强联手，组织科研团队成功研发了基于时域反射技术的ASIDA TDR阻抗测量仪，率先打破了这种垄断格局，在PCB阻抗检测领域中得到了顾客的一致好评。
阻抗简介
〄 2.管控特性阻抗的意义〆 –我国正处在以经济建设为中心和改革开放的大好形势 下，印刷电路板PCB工业依附整个电子工业也会随势而 涨。PCB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 ）。 这两方面都合格了〃PCB才算符合要求。
Wednesday, November 27, 2013
一. 阻抗定义
二. 阻抗匹配
三. 阻抗模拟要点分析
四. 模拟实例
一. 阻抗定义
〄 1.何谓阻抗〆
– 电流通过导体时所受到的阻力，不同类型电信号所体现出的特征亦不同〆 〄 直流电中导线的阻力=电阻 ，按欧姆定律R=V/I 々 〄 低频交流电(60Hz)的信号普通线中阻力=阻抗值Z，其为电阻+感抗+容抗的综合 结果〆 〄 高频信号的信号传输线中阻力=特性阻抗Z0，其由四种变数（w、t、h、 r） 而定〆 – 信号传输线的定义 〄 按IPC-2141的3.4.4条的定义〆当信号在PCB导线中传输时，若波长λ/L导线长 度≤1/7，此时的导线便成为信号传输线々 〄 信号普通线是指第一信号传输被接受完成后才发送第二个信号，因此第一个信 号传输过程中的“反射”信号，不会抵消第二个信号々 〄 信号传输线是指第一个信号传输还没有被接受就发送第二个信号，因此第一信 号传输过程中产生的“反射”信号将抵消第二个信号而削弱了第二个信号，频 率越快的传输信号，则“失真”就越多，甚至信号消失 々 〄 故信号传输线必须进行特性阻抗值控制，如果不进行特性阻抗值控制时，在线 路中产生的信号“反射”会“抵消”正在传输信号，λ/L比率越小，“反射” 越严重 々