為什么在 PCB 設計中控制阻抗非常重要？

PCB 設計和組件每天都變得更小、速度更快，換句話說，變得越來越復雜。 現在，了解關鍵網絡和路由、阻抗和電路板如何影響信號性能非常重要。

簡單互連布線和導體的時代已經結束。 如今，電路速度不斷提高，GHz 范圍內的信號非常常見。因此，布線的受控阻抗對于信號完整性和電路板性能起著重要作用。

在本文中，我們將討論以下主題：

1.1 什么是受控阻抗 (CI)？

1.2 為什么需要控制阻抗？

1.3 影響受控阻抗的因素

1.4 為什么指定電路板的電介質而不是CI更好？

1.1 什么是受控阻抗 (CI)？

受控阻抗是由PCB布線及其相關參考平面形成的傳輸線的特征阻抗。 當高頻信號在 PCB 傳輸線上傳播時，這一點非常重要。 CI對于解決信號完整性問題非常重要，這意味著信號傳輸時不失真。

電路的阻抗取決于 PCB 的物理尺寸和介電材料。 單位為歐姆（Ω）。 需要阻抗控制的PCB傳輸線類型有單端微帶線、單端帶狀線、微帶差分對、帶狀線差分對、嵌入式微帶線和共面（單端和差分）。

1.2 為什么需要控制阻抗？

一般用于高速數字應用（如射頻通信、電信、使用信號頻率高于100MHz的信號計算、高速信號處理和高質量模擬視頻，如DDR、HDMI、千兆位以太網）的PCB ），您將需要受控阻抗，等等。

在高頻下，PCB 上的信號布線就像傳輸線，并且在信號布線路徑的每個點處都有阻抗。 如果阻抗從一點變化到另一點，就會發生信號反射，其大小取決于兩點阻抗的差異。 差異越大，反射越大。 這種反射將以與信號相反的方向傳播，這意味著反射信號將疊加在主信號上。

結果，原始信號將失真：原本要從發射器發射的信號一旦到達接收器就會發生變化。 失真可能太大，以致于信號可能無法執行所需的功能。 因此，為了使信號傳輸不失真，PCB信號走線必須具有統一受控的阻抗，以盡量減少反射造成的信號失真。 這是提高 PCB 布線信號完整性的第一步。 為了更好地理解，請閱讀高速信號對 PCB 設計的影響。

PCB上的統一傳輸線具有確定的布線寬度和高度，并且與返回路徑導體（通常是與信號布線有一定距離的平面）具有統一的距離。

1.3 影響受控阻抗的因素

影響PCB阻抗容差的因素包括材料中樹脂含量的百分比、樹脂的Dk值和所用玻璃布的類型，以及其他物理PCB容差，例如走線頂部和底部的走線高度和寬度。 的痕跡。 當您提供 PCB 設計（銅圖案、孔圖案和最終材料厚度）時，我們將銅層層壓到單個電路板上。 我們以正確的圖案尺寸和位置制造您的 PCB，并具有一定的公差。 您必須確保制造商為您提供正確的尺寸、位置和蝕刻特征的公差。 否則，您的主板將彼此不同，從而使調試與性能相關的問題變得非常困難。

1.4 為什么指定電路板的電介質而不是CI更好？

布線的阻抗也由板上使用的 PCB 材料決定。 材料的介電常數和基于某些參數的預期阻抗稱為受控介電常數。 如果您喜歡數學，可以使用受控介電方法來控制所需的阻抗。 一旦完成計算，就可以指定工廠中銅層之間所需的介電空間。 然后，利用正確的走線和空間來安排走線。

在這種情況下，最好使用受控阻抗板而不是受控介電板。 對于受控電介質，您是否指定要使用的玻璃布類型？ 材料中樹脂的百分比是多少？ 如果沒有，您將無法確定制造商正在使用什么。 另外，您是否確保布線寬度在公差范圍內？ 如果您需要使用受控介電板，那么負擔就落在您身上。 電路板組裝和電路板加工制造商解釋并了解您的關鍵網絡和布線、阻抗以及電路板如何影響信號性能。