如何計算PCB設計中的阻抗

關於阻抗的話題已經說了這麼多，想必你們對於阻抗控制在pcb layout中的重要性已經有了必定的瞭解。俗話說的好，工欲善其事，必先利其器。要想板子利索的跑起來，傳輸線的阻抗計算確定不能等閒而視之。

在高速設計流程裏，疊層設計和阻抗計算就是萬里長征的第一步。阻抗計算方法很成熟，因此不一樣的軟件計算的差異很小，本文采用Si9000來舉例。

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圖1

阻抗的計算是相對比較繁瑣的，但咱們能夠總結一些經驗值幫助提升計算效率。對於經常使用的FR4，50ohm的微帶線，線寬通常等於介質厚度的2倍；50ohm 的帶狀線，線寬等於兩平面間介質總厚度的二分之一，這能夠幫咱們快速鎖定線寬範圍，注意通常計算出來的線寬比該值小些。

除了提高計算效率，咱們還要提升計算精度。你們是否是常常遇到本身算的阻抗和板廠算的不一致呢？有人會說這有什麼關係，直接讓板廠調啊。但會不會有板廠調不了，讓你放鬆阻抗管控的狀況呢？要作好產品仍是一切盡在本身的掌握比較好。

如下提出幾點設計疊層算阻抗時的注意事項供你們參考：

1，線寬寧願寬，不要細。這是什麼意思呢？由於咱們知道製程裏存在細的極限，寬是沒有極限的。若是到時候爲了調阻抗把線寬調細而碰到極限時那就麻煩了，要麼增長成本，要麼放鬆阻抗管控。因此在計算時相對寬就意味着目標阻抗稍微偏低，好比單線阻抗50ohm，咱們算到49ohm就能夠了，儘可能不要算到51ohm。

2，總體呈現一個趨勢。咱們的設計中可能有多個阻抗管控目標，那麼就總體偏大或偏小，不要100ohm的偏大，90ohm的偏小。

3，考慮殘銅率和流膠量。當半固化片一邊或兩邊是蝕刻線路時，壓合過程當中膠會去填補蝕刻的空隙處，這樣兩層間的膠厚度時間會減少，殘銅率越小，填的越多，剩下的越少。因此若是你須要的兩層間半固化片厚度是5mil，要根據殘銅率選擇稍厚的半固化片。

4，指定玻布和含膠量。看過板材datasheet的工程師都知道不一樣的玻布，不一樣的含膠量的半固化片或芯板的介電係數是不一樣的，即便是差很少高度的也多是3.5和4的差異，這個差異能夠引發單線阻抗3ohm左右的變化。另外玻纖效應和玻布開窗大小密切相關，若是你是10Gbps或更高速的設計，而你的疊層又沒有指定材料，板廠用了單張1080的材料，那就可能出現信號完整性問題。

固然殘銅率流膠量計算不許，新材料的介電係數有時和標稱不一致，有的玻布板廠沒有備料等等都會形成設計的疊層實現不了或交期延後。咋辦？最好的辦法就是在設計之初讓板廠按咱們的要求，他們的經驗設計個疊層，這樣最多幾個來回就能獲得理想又可實現的疊層了。

    上次講到了阻抗計算和工藝製程之間的一些"權衡的藝術"，主要是爲了達到咱們阻抗管控目的的同時，也能保證工藝加工的方便，以及儘可能下降加工成本。接下來，就具體說說，利用SI9000計算阻抗的具體過程。

如何計算阻抗

對於阻抗計算而言，層疊設置是先決條件，首先必選先設置好單板的具體層疊信息，下面是一個常見八層板的層疊信息，以這個爲例子，看看阻抗計算的一些注意事項。

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圖一

         對於信號線而言，在板子上實現的形式又分爲微帶線和帶狀線，二者的不一樣，使得阻抗計算選擇的結構不一致，下面分別討論這兩種常見的阻抗計算的狀況。


a、微帶線
         微帶線的特色就是隻有一個參考層，上面蓋綠油。下面是單線（50Ω）和差分線（100Ω）的具體參數設置。

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注意事項：
1、H1是表層到參考層的介質厚度，不包括參考層的銅厚；
2、C1、C2、         C3是綠油的厚度，通常綠油厚度在0.5mil~1mil左右，因此保持默認就好，其厚度對於阻抗有細微影響，這也是處理文字面是，儘可能不讓絲印放置在阻抗線上的緣由。
3、T1的厚度通常爲表層銅厚加電鍍的厚度，1.8mil爲0.5OZ+Plating的結果。
4、通常W1是板上走線的寬度，因爲加工後的線爲梯形，因此W2<w1.通常當銅厚爲[ font]1mil以上時W1-W2=1mil，當銅厚爲0.5mil時W1-W2=0.5mil。


b、帶狀線
         帶狀線是位於兩個參考平面之間的導線。下面是單線（50Ω）和差分線（100Ω）的具體參數設置。

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注意事項：
一、H1是導線到參考層之間CORE的厚度，H2是導線到參考層之間PP的厚度（考慮pp流膠狀況）；如圖一所示層疊，若阻抗線在ART03層，那麼H1就是GND02到ART03之間的介質厚度，而H2則是GND04到ART03之間的介質厚度再加上銅厚。
二、Er1和Er2之間的介質不一樣時，能夠填各自對應的介電常數。
三、T1的厚度通常爲內層銅厚；當單板爲HDI板是，須要注意內層是否有電鍍。

上述是常見的阻抗線的計算，然而有部分單板因爲板子較厚，層數較少，利用上面的方法沒有辦法計算出阻抗線的具體參數，這時候就要考慮共面阻抗了，以下圖所示： 

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注意事項：
一、H1是導線到最近參考層之間介質的厚度。
二、G1和G2是伴隨地的寬度，通常是越大越好。
三、D1是到伴隨地之間的間距。

問題：瞭解基本的阻抗計算後，對於單板上的信號線而言，他們的阻抗和什麼因素有關，各自是什麼關係（正比仍是反比）？