PCB阻抗知识讲解教学提纲
PCB阻抗培训
使阻抗值升高。 • 总之引起阻抗偏差的原因，需要通过切片对4大影响因素进行分
析，找到真正影响因素，以便达到对症下药的目的。
➢ 设计注意事项
L1 50ohm L1 60ohm
• 阻抗先延伸到测试 孔区域
扬州依利安达电子有限公司
PCB阻抗培训
讲师：梁兵
➢ 要求阻抗控制的背景
电子工作频率不断提高 高保真的信号传输 集成电路IC与SMT技术的发展 电子元器件在PCB上印制 电子线路需要具备抗干扰，抗串讯的能力,高稳 定的工作能力。
➢ 阻抗的理论基础
从传输线的理论讲,导线上的电阻,电感以及导线相对参考层(参照面) 间的漏电电导(漏电电阻的倒数),分布电容等都不可忽略,它们对导线中 信号传输的速度,以及传输的能量,都有影响;导线上传输的信号电平不 仅是时间t的函数,也是距离”x”的函数.具有传输特性的导线上各点的 电流不相同.作为PCB上的导线,通常同一根线的线宽是均匀的,导线与 相对参考层间的介质及厚度基本一致,因此PCB导线应视为均匀传输 线更为合适.可以用下图(a)分析,整段导线可以视作n个单位长度的传 输线段所组成,就有相应的等效电路,见图(b).
➢ 测量方法
• 1、TDR时域反射器 • 时域反射器是一种内部可以产生脉冲波，并具有接收此脉冲和
分析功能的特殊示波器。 • 2、阻抗测试原理 • 阻抗测试就是在示波器发出一种脉冲波后，同时接收其反射波，
然后将此两种脉冲波对比分析，从发射能量的大小得出阻抗值。
➢ 测量方法
• 3、测试仪器 • Polar CIT500S
各参数的影响程度
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;
PCB的阻抗控制要点
浅谈PCB的阻抗控制随着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。
此时，需要借助传输线理论进行分析，控制信号线的特征阻抗匹配成为关键，不严格的阻抗控制，将引发相当大的信号反射和信号失真,导致设计失败.常见的信号，如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等,均需要进行阻抗控制.阻抗控制最终需要通过PCB设计实现,对PCB板工艺也提出更高要求，经过与PCB厂的沟通，并结合EDA软件的使用，我对这个问题有了一些粗浅的认识,愿和大家分享.多层板的结构：为了很好地对PCB进行阻抗控制，首先要了解PCB的结构:通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材,是构成印制板的基础材料.而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。
通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。
外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格,一般有0。
5OZ、1OZ、2OZ（1OZ约为35um或1。
4mil）三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1OZ左右。
内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。
多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”,当然它也可以是黄色或者其它颜色.阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面,半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些.下面是一个典型的6层板叠层结构:PCB的参数:不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异，通过与上海嘉捷通电路板厂技术支持的沟通，得到该厂的一些参数数据:表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。
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
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 。
阻抗知识讲解
試算表應填入之數據:
Hinght (H): 4.8 (PP厚度) Hinght1(H1): 0.4 (防焊油墨厚度) Width (W): 4.5 (成品線路寬度,蝕刻後較細處 (理論值0.5mil)) Width1 (W1): 5 (成品線路寬度, 蝕刻後較寬處(理論值)) Thiekess( T): 1.8 (成品銅箔厚度(原始銅箔厚度+電度厚度)) Dielectric Constant (Er): 4.07 (PP介電常數) Impedance (Zo): 58.85 (試算理論阻抗值) 註: 成品實際阻抗值會比試算理論值高約2歐姆
型號 含膠量 50% 2116 54% 58% 62% 1080 65% 68% 1506 48% 52% 43% 7628 47% 50% 2113 56% 厚度 4.1+/-0.4 4.6+/-0.4 5.0+/-0.4 2.6+/-0.3 2.7+/-0.3 2.8+/-0.3 6.0+/-0.4 6.3+/-0.4 7.1+/-0.4 7.5+/-0.4 7.9+/-0.4 3.5+/-0.4
何謂特性阻抗
一般導線中所傳導者為直流電流(OC)時， 所受到的阻力稱為電阻(單位為歐姆；ohm)， 隨著高頻、高速率數位交流電路傳輸之增加 ，就非單純考慮一般電阻，必需考慮電阻抗 、電容抗、電感抗；綜合稱之為特性阻抗(Z) 單位亦為歐姆(ohm)，對印刷電路板而言，是 指在某一高頻之下，某一線路層對一相關層 ，通常相關是指最接近之接地層，總合之阻 抗，簡言之亦即評估線路之均勻性，介電層 厚度之均勻性及材料介電常數。
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需製程協助事項:
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3.史上最详细最通俗易懂的硬件PCB的 阻抗控制说明,没有之一
史上最详细最通俗易懂的PCB阻抗控制说明烟台花无缺版权所有，未经书面许可，严禁以任何形式拷贝复制及扩散目录一、什么是PCB阻抗？二、为什么要控制PCB阻抗？三、阻抗不连续的PCB板会怎样？四、PCB常用阻抗控制值五、影响PCB阻抗的因素以及计算方法六、PCB阻抗控制实例（SDI板阻抗控制）七、反思一、什么是PCB阻抗？1.1.阻抗：在具有电阻、电感和的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
它常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗。
阻抗的单位是欧姆。
1.2.我们常说的PCB阻抗其实是PCB的特性阻抗：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，传输线等效成一个电阻，我们把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。
阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
1.3 阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。
电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。
电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。
它们的计量单位与电阻一样是Ω，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
二、为什么要控制PCB阻抗？2.1阻抗匹配（Impedance matching ）是微波电子学里的一部分，主要用于上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
电路板阻抗原理知识及应用
前言：我们做电子设计,遇到高速电路时会遇到很多问题,也会有很多新名词,比如：过冲,下冲,时延,阻抗,反射等,经过我的反复思考与研究,得到一些心得,跟大家一起分享.随着信号传送速度迅猛的提高和高频电路的广泛应用,对印刷电路板也提出了更高的要求.印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号在传输过程中不发生反射现象,信号保持完整,降低传输损耗,起到匹配阻抗的作用,这样才能得到完整、可靠、精确、无干扰、噪音低的传输信号.在高速数字电路的PCB设计上,我们设计的产品不管是用到DDR2,还是DDR3内存,不管是PCIE差分还是SATA传输,都用到了高速PCB设计技术,而我们所设计的PCB用了阻抗控制技术后,基本上没有出现是PCB问题跑不通的情况.要理解高速信号的设计知识,先要从一些基础电子知识说起.基础知识导体中的自由电子在电场的作用下定向移动形成电流.电流方向只是物理学中约定俗成的一个规定,物理上规定电流的方向是正电荷的定向移动的方向或者负电荷的定向移动的反方向.电流的速度不是电子运动速度,而是电场的速度.图1. PA6000功率分析仪的电磁抗扰度测试现场图2：定向移动的电子电场的传播速度和阻抗没有直接关系,但它们都与导体周围的介质有关电信号的传播速度是与导体周围的介质介电常数有关的,电信号在真空中指导体周围比较大的范围内都是真空的传播速度是光速310^8 m/s,换算为30 cm/ns .在其它的介质中,它的传输速度是不一样的,如果相对介电系数是 Er ,则传播速度为 30/Er^.例如,在水中,水的相对介电系数是80,所以,传播速度约是真空中的1/9 ,即： 30/80^ = cm/ns.在PCB中,FR4的相对介电系数约为4,所以,传播速度是真空中的一半,即：30/4^ = 15 cm/ns.传输线的特征阻抗是什么传输线的特征阻抗,又称为特性阻抗,是我们在进行高速电路设计的时候经常会提到的一个概念.信号在传输线中传输的过程中,在信号到达的一个点,传输线和参考平面之间会形成电场,由于电场的存在,会产生一个瞬间的小电流,这个小电流在传输线中的每一点都存在.同时信号也存在一定的电压,这样在信号传输过程中,传输线的每一点就会等效成一个电阻,这个电阻就是我们提到的传输线的特征阻抗.这里一定要区分一个概念,就是特征阻抗是对于交流信号或者说高频信号来说的,对于直流信号,传输线有一个直流阻抗,这个值可能会远小于传输线的特征阻抗.一旦传输线的特性确定了线宽,与参考平面的距离等特性,那么传输线的特征阻抗就确定了.一般的PCB走线特征阻抗计算公式： Z0≈ L/C^其中L是单位长度传输线的固有电感,C是单位长度传输线的固有电容.通过这个简单的计算公式我们能看出来,要改变传输线的特征阻抗就要改变单位长度传输线的固有电感和电容.影响传输线特征阻抗的几个因素根据以上公式,这样我们就能更好的理解影响传输线特征阻抗的几个因素：a. 线宽与特征阻抗成反比.增加线宽相当于增大电容,也就减小了特征阻抗,反之亦然.b. 介电常数与特征阻抗成反比.同样提高介电常数相当于增大电容.c. 传输线到参考平面的距离与特征阻抗成正比.增加传输线与参考平面的距离相当于减小了电容,这样也就减小了特征阻抗,反之亦然.d. 传输线的长度与特征阻抗没有关系.通过公式可以看出来L和C都是单位长度传输线的参数,与传输线的长度并没有关系.e. 线径与特征阻抗成反比.由于高频信号的趋肤效应,影响较其他因素小.图示理解信号传播下面再以图示的方法说明下,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.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.图3：传输线模型1在上图里,以t1时间段来说,电阻Ra1的阻值很小,电感L1也很小,电容C1也很小,电阻Rb1很大.电信号从低电平变高电平高电平,它不是整条导线上一下子就变为高电平了,而是像钱塘江大潮涨潮或波浪推进时,是有一个过程的.钱塘江大潮来后,就把江面从低水位变到高水位了,波浪是一个一个的来,就像高频信号不停的传输.信号电场也如潮水一样,它是后面的推前边的,前面的继续向前.图4：潮水在向前推进图5：波浪在传播在导线上的一个固定地点,它的电平是如潮头逐渐上升的,这个上升的波形,就是我们平常可以用示波器测量的上升沿,这个上升沿有快有慢,高速信号,需要上升沿和下降沿都要快,否则电平还没到,下一个信号电平又来了.而低频信号并不等于上升沿下降沿就平缓,它也可以比较陡.低频信号如果上升沿和下降沿比较陡的,也要当高频信号来处理.图6：传输线模型2如何简单理解信号传播与信号回路问题我们可以这样来简单理解信号传播与信号回路问题,一个信号在导体里传播,它就要受到导体上电阻的衰减,电感的阻碍,给寄生电容充电和介质漏电等.微分导线后可见,信号峰头到这里来后,由于给寄生电容充电和介质漏电,它就会沿传播路径下的参考平面有一个返回电流,然后到下一个微分点,电流又返回到前一个点,这个信号还未传到终点前,沿导线的传播路径的返回电流一直存在,等信号到达终点后,整个通路建立平衡后,返回路径才从信号最好走的最短路径,最小电阻路径返回.低速信号地回路路径低速信号的信号峰头从始点到终点的时间和高速信号一样,但它两个信号间时间比较长,信号推进时从导体路径返回电流,平衡后从最短路径返回.而信号峰头从始点到终点的时间远小于信号周期,所以大部分电流从最短路径返回了.图7：低速信号地回路路径高速信号地回路路径高速信号和低速信号不一样,它的波形一个接一个的,所以绝大部分返回电流从信号传播路径返回.图8：高速信号地回路路径前面说过,在FR4的相对介电系数为4的PCB中,信号传播速度是约为15 cm/ns.如果我们以15cm长的导体来传信号,信号从这头传到那头就要1ns的时间,一个500MHz的时钟信号在里面传播,就是一个波的峰头还没到,第二波形又发出去了.这样一个波一个波的传过去,返回的电流一直从传播路径上走.信号传播,也相当于在给沿途的寄生电容充电,寄生电容的负端就有返回电流了.图9：耦合产生寄生电容的返回模型为什么要讲返回路径我们为什么要讲返回路径,返回路径是信号传播的原动力,只有让返回路径畅通,信号传播途中才有电压差,才使信号向前走.所以返回路径是电子电路必不可少的,是设计PCB特别是高速电路一定要考虑的,否则,就有串扰,反射,过冲,波形畸变等各种情况产生,电路工作不正常.返回路径就是参考面,参考平面是阻抗的一大因子.在下图中,是单端导线的截面图,阻抗与H1成正比,与Er成反比,与W1、W2、T1成反比,大家可以看出,W1,W2,T1是一个梯形面,这三个参数组成的就是导体截面,实际阻抗与导线截面积成反比.也就是说,特性阻抗是与导体截面积、导体到参考平面的距离和导体到参考平面间介质的介电常数有关的.图10：导线与参考面截面我们在设计PCB板时,要设计好参考平面我们在设计PCB板时,设计好参考平面,如四层板,中间两层是参考层；六层板,第二层和第五层是参考层.参考平面可以是地层,也可以是电源层,以地为参考层更好.图11：四层板叠层六层板的第一层和第三层以第二层为参考平面,第四层和第六层以第五层为参考平面,要使第三层和第四层相互影响较小,可以把PP片3的厚度加大,厚度加大到远远大于三倍以上PP片2的厚度时,它们间的影响就非常小了.如PP片2和PP片4的厚度为3mil,PP片3的厚度为10mil,这时,你用阻抗计算软件算第三层或第四层信号线的阻抗,你用微带线和带状线的模型去计算,计算的结果相差不大.用这个比喻大家就明白了,月亮到地球的距离是38万公里,地球到太阳的距离是亿公里,太阳的质量和体积都比地球大得非常多,但对月球的影响远远不及地球,原因就是月亮到地球的距离远远小于到太阳的距离.所以大家在对待多层数复杂电路板的时候,找好一个参考层,让其它层远离这个信号层,让指定的这个参考层为主影响,这时,我们设计的阻抗叠层模型就要简单很多.图12：六层板叠层参考层中间断面或打孔过多造成隔断怎么办参考层要完整覆盖信号走线,中间断面或打孔过多造成隔断,都会严重影响信号传输质量.但很多时候为了成本考虑用合理的层数,信号要换层,参考面也可能是两个电源平面,中间是分断的,这时就要有方法处理下.信号线换层时,也要考虑返回电流的回路,所以参考层变了,也要把回路联通,对于参考层不是一个电平的,要在两个电平参考层间加电容连接,如下图：图13：信号线穿过两个参考面参考层变化了,阻抗就就变了.参考层电平不一样,又不能直接连通,这时就加电容来连接.电容有通交隔直的作用,在两个不同电平的参考面间加电容,给高频信号一个返回通路,也使阻抗不连续变好一些.上面讲了一部分阻抗设计知识,当然这些知识是我们平常很少注意的地方,也从另一个侧面来理解阻抗.要彻底搞懂阻抗知识及用好它,我们还有很多知识点需要补充,这些知识点很容易在书本上看到的,也要花很多功夫学习.做PCB设计,把元件布好和连接好导线只算低层次.要想你设计的电路板可靠地工作,还有非常多的知识要补充学习,再灵活应用..简单的设计方法,也可以让你设计的高速PCB电路达到阻抗要求你不想搞懂高深的理论知识,下面说一下简单的设计方法,也可以让你设计的高速PCB电路达到阻抗要求.你在设计PCB时,单端信号线走线宽度设置成一个宽度,差分双端走线设置为另一宽度,电源线等过电流的线按电流要求又设置成其它宽度.根据经验,如单端线宽设为5mil,差分的设为,线间距都为5mil,当然还要考虑参考平面.这样,你在发板要求里给生产厂家说明,说：线宽为5mil的都给做成50欧姆阻抗,线宽为的为差分线,做成100欧姆阻抗就行了.这里说明的是每种阻抗做一种宽度,生产厂家就会按你的要求给你计算生产成你要的阻抗要求了.当然,你做的线宽还是要先用阻抗计算软件计算下,误差大了,生产厂家给你调整不了的.简单说明就是,你是不同的阻抗用不同线宽,他们就会把这个线宽选择出来调整,他们可以改变线宽、线间距、介质材料、铜厚度、介质厚度等来满足阻抗要求.在设计之前也要多和厂家沟通,调整设计元素,减少厂家的调整难度.致远产品从低速到高速,从单机产品到复杂产品,以致今天我们做高端仪器仪表,是我们十几年里不断的摸索学习,下了很多心力,才在高速复杂电路上有所建树.今天我们的高端仪器,有高速FPGA,高速DSP,DDR2/DDR3多内存组成的大系统,我们能使它稳定可靠的工作,全靠这些理论知识加实践经验结合.如我们做了气体分析记录仪器,单板用了22片DDR内存,我们PA系列功率分析仪,板卡内是DSP+FPGA组成的复杂系统,板卡间跑PCIE高速信号,这些都靠我们的扎实丰富的理论加实践知识去完成的.任何一门知识都不是单独存在的,它都和其它知识组成系统知识,只有在相关知识上都了解情况下,再融合贯通,灵活应用,才能做出好的作品来.。
pcb铜皮阻抗计算
pcb铜皮阻抗计算PCB铜皮阻抗计算。
一、啥是PCB铜皮阻抗呀 。
咱们先来说说这个PCB铜皮阻抗是个啥玩意儿。
简单来说呢，在PCB（印刷电路板）里，铜皮阻抗就是电流在铜皮上传输时遇到的阻碍啦。
这就好比咱们走路，路上要是有石头或者坑洼，走起来就不顺畅，电流在铜皮上跑的时候，也会遇到类似的“麻烦”，这个“麻烦”的大小就是阻抗啦。
它为啥这么重要呢？这是因为在电子设备里，信号都是通过PCB上的铜皮来传输的，如果阻抗控制不好，信号传输就会出问题。
比如说，可能会出现信号失真呀，或者信号传输速度变慢之类的情况。
就像你打电话，如果线路有干扰（这就类似阻抗没控制好），那你听到的声音可能就不清楚啦。
二、影响PCB铜皮阻抗的因素 。
1. 铜皮的厚度。
铜皮厚一点或者薄一点，对阻抗的影响可不小呢。
一般来说，铜皮越厚，电阻就越小，因为电流有更多的“通道”可以走啦。
就像一条宽马路，车（电流）可以跑得更顺畅，遇到的阻碍就小。
相反，如果铜皮很薄，就像一条窄窄的小路，车（电流）走起来就费劲，阻抗就大啦。
2. 线宽和间距。
这个线宽和间距也是很关键的因素哦。
线宽越宽，阻抗就越小。
想象一下，你在一个宽敞的走廊里走（宽线）和在一个窄窄的过道里走（窄线），肯定是在宽敞的地方走起来更自在，电流也是这个道理。
而间距呢，如果间距太小，相邻线路之间就会产生干扰，也会影响阻抗。
这就好比你和别人挨得太近，就容易互相影响啦。
3. 介质材料。
PCB中间的介质材料也对铜皮阻抗有影响呢。
不同的介质材料有不同的介电常数，这个介电常数会影响电场的分布，进而影响电流的传输。
比如说，有的介质材料就像“软垫子”，让电流走起来比较费劲，有的就像“硬地板”，电流走起来相对轻松一些。
三、怎么计算PCB铜皮阻抗呢。
1. 微带线阻抗计算。
对于微带线（就是那种只有一面有铜皮，另一面是介质和地平面的线路），有一个比较常用的计算公式：Z_0 = (87)/(√(ε_r + 1.41)) ln <=ft((5.98h)/(0.8w + t))这里面呢，Z_0就是我们要计算的阻抗啦，ε_r是介质的相对介电常数，h是介质的厚度，w是线宽，t是铜皮的厚度。
PCB FPC 电路板阻抗知识培训资料
H1
L4INT2 L5VCC
PP 2116 (4.1mil) INT2 FR4 1/1 0.15mm (6.0mil) VCC PP 2116HR (2.5mil)
L6
铜箔 0.5oz (0.7mil)
L6
电子表格应填入之数据: (L3线路量测层之理论奥姆值) Hinght (H): 35.4 (基材厚度-指量测层往上/往下最接近之地
Impedance Change
Ａ
B
Incident
energy
Transmitted Energy
Reflected energy
阻抗之设计
四、阻抗之设计 印刷电路板对阻抗之要求，不外乎要求控制线路之宽度、厚度 及相关之绝缘层厚度。欲控制之层数越多，则难度越高；一般而 言，对阻抗之设计，不外乎下列三种结构，任何阻抗均可由此衍 生而来： (A)Microstrip 结构
1. 影响阻抗之主要因素: 印刷电路板对阻抗之要求,不外乎要求控制线路宽度,厚度及 相关之绝缘层厚度,欲控制之层数愈多,则难度愈高,主要影响 阻抗因素如下: A. 线宽:与阻抗值成反比,线宽↓,阻抗值↑,线宽↑,阻抗值 ↓ B. 迭构(压合厚度): 与阻抗值成正比,厚度↑,阻抗值↑,厚度 ↓,阻抗值↓ C. 介电介数(Er值): 与阻抗值成反比,介电↓,阻抗值↑,介电 ↑,阻抗值↓
(2)一旦多层板线路质量不良，等特性阻抗值超出公差时，所传讯 号的能量将出现反射(Reflection)、散失(dissipation)、衰减 (Attenuation)或延误(Delay)等劣化现象，严重时甚至出现讯号之 当机情形。 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，则讯号的部份能量会反回Ａ中去。
PCB的阻抗设计完整版.完整版.docx
PCB的阻抗设计1、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。
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，一般信号传输线均需做阻抗控制。
PCB制作时，依客户要求决定是否需管控阻抗，若客户要求某一线宽需做阻抗控制，生产时则需管控该线宽的阻抗。
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、计算阻抗的工具：目前大部分人都用Polar软件：Polar Si8000、Si9000等。
常用的软件阻抗模型主要有三种: （1）特性阻抗，也叫单端阻抗；（2）差分阻抗，也叫差动阻抗；（3）共面阻抗，也叫共面波导阻抗，主要应用于双面板阻抗设计当中。
2选择共面阻抗设计的原因是：双面板板厚决定了阻抗线距离，下面的参考面比较远，信号非常弱，必须选择距离较近的参考面，于是就产生了共面阻抗的设计。
3、安装软件Polar Si9000，然后打开Polar Si9000软件。
熟悉一下常用的几个阻抗模型：（1）下图是外层特性阻抗模型（也叫单端阻抗模型）：（2）下图是外层差分阻抗模型：（3）内层差分阻抗模型常用以下三种：2下面是共面的常用模型：（4）下图是外层共面单端阻抗模型：（5）下图是外层共面差分阻抗模型：24、怎样来计算阻抗？各种PP及其组合的厚度，介电常数详见PP规格表，铜厚规则按下图的要求。
阻焊的厚度，在金百泽公司统一按10um，即0.4mil；W1、W2的规则按上面要求；当基铜<=0.5OZ时，W2=W-0.5mil；当基铜=1OZ时，W2=W-1mil；W指原线宽。
下面讲一个12层板，板厚1.8MM的例子：这个板信号层比较多，但是3,5层和8，10是对称的。
阻抗知识讲解
PCB阻抗設計與控制
Impedance Design ＆ Control of PCB
性能的O/S(Open/Short)測試，特性阻抗的控制已列為
“必要”和“充分”的測試內容.特性阻抗的控制與測試已 成為 高性能高級PCB設計與生產的最重要技術項目之一，因此 特性阻抗值是否在規定的合格範圍內已成為PCB允收的重 要指標.特別隨著電子信號高頻化和高速數字化的發展，
而越來越重視.
特性阻抗值定義 :
蝕刻線路的銅厚(Etched Line copper Thickness) Ｔ； 介質層的介質常數(Dielectric Constant) εｒ； 濕膜制程的防焊緣漆的膜厚 A 。
W
SIGNAL
A
阻抗計算公式：
T
H
POWER/GROUND
Zo ＝ √εr+1.41
87
Ln [
5.98*Ｈ 0.8W+T
Microsection Inspection
線路蝕刻寬度管制 Line Width Etching Control
Microsection Inspection
阻抗量測 Impedance Measurement
Polar CITS500s Measurement
案例分析
指電子機器傳輸訊號線中,其高頻訊號或
電磁波傳播時所遭遇的阻力稱之為特性阻抗. 所用單位為歐姆 ( ohm ; Ω ) . 與其電感及電容都有關係,即
阻抗制作学习资料
阻抗制作学习资料阻抗培训资料 1.0 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。
2.0 适用范围: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。
2.2 特性阻抗的分类：目前我司常见的特性阻抗分为：单端(线)阻抗、差分(动)阻抗、共面阻抗、层间差分阻抗此四种情况。
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。
2.2.4 层间差分阻抗：英文Broadside Coupled Stripline ,指一对差分阻抗线分布于相邻不同层，差分驱动时在两条等宽传输线在传输过程中测试到的阻抗。
3.0 职责和权限:3.1 工程部负责本文件的编制及修订。
3.2 MI 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。
MI 在生产使用过程中负责解释相关条款内容。
3.3TQE 负责对工程资料的检查及认可。
阻抗培训资料 4.0 内容:4.1 阻抗设计流程：接收资料了解阻抗需求原始线宽,线距，阻抗值及公差要求确定阻抗类型确定阻抗的类型,以选定 POLAR 软件中的计算模型按客户指定结构或根据阻抗的要求确定层压结构.确定层压结构软件试算用 POLAR 软件进行试算.确定线宽 NO根据软件计算结果确定理论线宽将计算的理论线宽与客户原稿线宽比较，在原稿线宽 10%范围内的可以做适当调整，超出 10%范围的需问客处理。
PCB基础知识培训教材70张课件
实物组图
开料机
开料后待磨边的板
磨边机
清洗后的板
洗板机
磨边机及圆角机
2、内层图形
将开料后的芯板，经前处理微蚀粗化
铜面后，进行压干膜或印刷湿膜处理，然 后将涂覆感光层的芯板用生产菲林对位曝 光，使需要的线路部分的感光层发生聚合 交联反应，经过弱碱显影时保留下来，将 未反应的感光层经显影液溶解掉露出铜面， 再经过酸性蚀刻将露铜的部份蚀刻掉，使 感光层覆盖区域的铜保留下来而形成线路 图形。此过程为菲林图形转移到芯板图形 的过程，又称之为图形转移。
待喷锡板
磨板
喷锡 喷锡板
13、成型
• A、原理： • 将资料（锣带）输入数控铣床，把拼版
后的PNL板分割（锣板）成客户所需要 的外型尺寸。 • B、生产流程： • 钻定位孔 上板 输入资料 锣板 清洗成品板 下工序
实物组图
待开V型槽板
开V型槽
PNL锣到SET
洗板
辅助生产边框
锣后的板
14、电测试
实物组图（1）
打孔机
棕化线
棕化后的内层板
熔合后的板
叠板
叠板
实物组图（2）
盖铜箔 冷压机
压钢板 进热压机
放牛皮纸 压大钢板
实物组图（3）
计算机指令
烤箱
磨钢板
压合后的板
4、钻孔的原理：
• 利用钻机上的钻咀在高转速和落转速情 况下，在线路板上钻成所需的孔。
• 生产工艺流程：
• 来板 钻孔 披峰
钻定位孔 首板检查 下工序
• 阻焊的作用： 1、美观 2、保护 3、绝缘 4、防焊 5、耐酸碱 • 生产流程：
磨板 丝印阻焊 预烤 曝光 PQC检查 后固化 下工序
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讯号线的特性阻抗与终端IC的阻抗不匹配，过大
或者过小，信号传输过程将出现反射，散射，衰弱或
延迟的情况，导致噪音以及信号不完整。所以我们要
设法让阻抗板的特性阻抗值与终端IC的阻抗匹配，以
利于电路的信号传输和能源的节约。
因此，随着电子产品小型化、数字化、高频化和多功能化等的快速发展与进
步，作为电子产品中电气的互连件—PCB中的导线的作用，已不仅只是电流流通与 否的问题，而且是作为“传输线”的作用。也就是说，对于高频信号或高速数字信 号的传输用的PCB之电气测试，不仅要测试线路的“通”、“断”、“短路”等是 否合乎要求，而且还要其“特性阻抗值”是否合乎要求，只有这两方面都“合格” 了，PCB才符合允收性。
当信号在PCB导线中传输时，若导线的长度相当于
信Hale Waihona Puke 信号线长度的1/7时(1/10时)此时的导线便作为信号线
号
传输。即，低频不必考虑特性阻抗问题。
L
讯号的传输波长按照：λ=C/f （C---光速）
传输的频率越高，波长越短，当频率达GHZ的情
况时候， λ将在cm或mm单位级长度，此时必须控制
λ
导线的特性阻抗.
3.2 介质层厚度对阻抗的影响
从之前介绍的公式中可看出，特性阻抗是与介质厚度的自然对数成正比的，因而可知介质厚度 越厚，其阻抗越大，所以介质厚度是影响特性阻值的另一个主要因素。
从上图中可以看出微带线结构的设计比起带状线设计时在相同介质厚度和材料下 具有较高的特性阻抗值一般要大20－40欧，因此对高频和高速数字信号传输大多采 用微带线结构的设计。同时，特性阻抗值将随着介质厚度的增加而增大，所以对于特 性阻抗值严格控制的高频线路来说，对覆铜板的介质厚度的误差应提出严格要求，一 般来说，其介质厚度变化最多不超过10％。对于多层板来说介质厚度还是个加工因素 ，特别是与多层层压加工密切相关因此也应严密加以控制。
PCB阻抗知识讲解
1 相关概念---阻抗
• 1.1 当直流电流流过一个导体时候会收到一个阻力，我们称为电阻。
• R=U/I
• 当交流电流通过导体时，同样会收到一个阻力，此阻力除了电阻的阻力外 ，还有感抗和容抗的阻力, 此阻力的矢量合我们称为阻抗。
• Z= R+j ( XL–XC)
• 电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计 量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率 愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗 和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗 是电阻与电抗在向量上的和。 在电子通讯产品中 线路板中传输的能量，是种高低电平构成的脉冲信
BH-25 S1141 S0155 1080 /2116 S0165 1080 /2116 FR406NF 1080…… PSR4000 PSR9000-A02 PSR9000-FLEX501
类型 基材 覆盖膜 基材 覆盖膜 粘结片 FR4 PP PP PP 油墨 油墨 油墨
介电常数 3.4 3.5 <4.0 <4.0 未知 <5.5 4.7 4.8 4.3 4.2 3.1 4.3
阻抗匹配（Impedance matching）在高频设计中是 一个常用的概念，是微波电子学里的一部分，主要用 于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负 载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能 源效益。如果是电路板上的高速信号线的特性阻抗与 负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射干扰等。
2 特性阻抗控制的意义及原理
1mil的介质层厚度引起的阻抗变化为5～8ohm。 介质层厚度增加引起阻抗变化是走正趋势。
3.3 导线宽度对阻抗的影响 导线宽度变化所引起的相应阻抗变化是：
由于导线的宽度是设计者必须根据多种 设计要求来确定的。它既要满足导线载流量 和温升的要求又要得到所期望的阻抗值。因 此对于阻抗设计而言，应该尽可能避免为了 一味追求阻抗值的精确而大幅修正线宽线距 或铜厚。但对于整个阻抗控制而言，这些变 量却又是PCB生产过程中波动最大的。
图中横坐标取了对数刻度也即频率变化范围为0.1-10000(MHZ)
有图可知同一种板料，随着测试频率的增加介电常数呈走负趋势，因而板的特性阻 抗由前面的公式可知呈走正趋势。
附：康庄电路软板、软硬结合板常用材料介质常数参考表
供应商 杜邦
台虹
生益 生益 生益 ISOLA
太阳
材料 AP8525R…… FR0110…… THKD100520JY…… FHT0525……
微带线阻抗计算公式
带线阻抗计算公式
由公式可知无论是哪一种模型，影响其大小的主要因素包括：绝缘材料 的相对介质常数Er，线宽W,介质层厚度(H,D)，导线的厚度T。
在实际的制程中，每一项参数都有其制程的变异，这些变异将影响最终线路的 阻抗值。
3.1 介质常数
介质常数是材料的特性，相同频率下不同树脂含量板料的介质常数是不同的，环氧 树脂的介质常数一般是3.5，玻璃纤维布为6.5，树脂含量越高介质常数越小.相同的树 脂含量的材料不同的测试频率情况下介质常数是不同的，一般FR4基材1MHZ为4.7， 1GHZ情况下是4.3，是呈降低趋势, 一般FR4按照4.3计算。
3 特性阻抗的影响因素
目前阻抗的模块较多，如线路板厂广泛应用的英国Polar 公司的SI8000软件就提供了89种，但实际众多的模块最终 又可以分为两大类，即微带状Microstripline和带状Stripline两种。微带状传输带传输线路是由一条安装在可导接地层 的低损耗绝缘体上的控制宽度的可导迹线构成的。该绝缘体通常使用强化玻璃环氧树脂制造，例如 G10、FR-4 或 PTFE，用于超高频应用。带状线传输线路通常包括夹在两个参考层和绝缘材质之间的导线迹线。传输线路和层构成 了控制阻抗。带状线与微带状传输带的不同之处在于它嵌入到两个参考层之间的绝缘材质中，带状线阻抗参考两个 平面，阻抗迹线在内层，而微波传输带只有一个参考平面，阻抗迹线在PCB板的外层（表层
号，其所受的阻力称为特性阻抗。
1.2特性阻抗及阻抗匹配概念的详细解释
• PCB中，当某讯号方波，在传输线组合体的讯号当中，以 高准位的正压讯号向前推进时，则在距离最近的参考层（ 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。若将其飞行时间短暂加以冻结，即可想象其所 遭受到来自讯号线、介质层与参考层等共同呈现的瞬间阻 抗值，此即所谓的特性阻抗值。