阻抗计算公式、polar si9000(教程)
一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教!
在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义。
传输线阻抗的由来以及意义
传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)
如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路:
从此图可以推导出电报方程
取传输线上的电压电流的正弦形式
得
推出通解
定义出特性阻抗
无耗线下r=0, g=0 得
注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义)
特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出.
Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来.
叠层(stackup)的定义
我们来看如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8
下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的
Oz 的概念
Oz 本来是重量的单位Oz(盎司)=28.3 g(克)
在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下
介电常数(DK)的概念
电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co之比为介电常数：
ε = Cx/Co = ε'-ε"
Prepreg/Core 的概念
pp 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,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有.
传输线特性阻抗的计算
首先,我们来看下传输线的基本类型,在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线,对于他们的区分,最简单的理解是,微带线只有1 个参考地,而带状线有2个参考地,如下图所示
对照上面常用的8 层主板,只有top 和bottom 走线层才是微带线类型,其他的走线层都是带状线类型
在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm,差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度. 在此假设板厚为1.6mm,也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm,差分阻抗要求100Ohm,我们假设以如下的叠层来走线
先来计算微带线的特性阻抗,由于top 层和bottom 层对称,只需要计算top 层阻抗就好的,采用polar si6000,对应的计算图形如下:
在计算的时候注意的是:
1,你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)
2,各厂家的制程能力不一致,因此计算方法不一样,需要和厂家进行确认
3,表层采用coated microstrip 计算的原因是,厂家会有覆绿漆,因而没用surface microstrip 计算,但是也有厂家采用surface microstrip 来计算的,它是经过校准的
4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀,因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)
5,在此没计算出精确的60Ohm 阻抗,原因是实际制程的时候厂家会稍微改变参数,没必要那么精确,在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题
6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看
再计算出L5 的特性阻抗如下图
记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图,实际上的差异从字面来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2
在计算差分阻抗的时候和上面计算类似,除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距,在此不列出
选用的图是
在计算差分阻抗注意的是:
1,在满足DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗,因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的)再考虑单端阻抗(通常板厂是不考虑的,实际做很多板子,问题确实不算大,看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)
特性阻抗公式(含微带线,带状线的计算公式)
a.微带线(microstrip)
Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为走线的铜皮厚度，H为走线到参考平面的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。
b.带状线(stripline)
Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(0.8W+T)]} 其中，H为两参考平面的距离，并且走线位于两参考平面的中间。此公式必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才能应用
差分阻抗的计算方法及公式
The Differential Impedance Calculator is provided free to registered users.Please Register here
Instructions:
1. Select the number of substrate layers required.
2. You will then be presented with a table representing the suggested stack-up for that type of substrate.
3. Modify the variables to examine the effects on the trace Characteristic and Differential Impedance.
Important: The trace separation should not be adjusted to alter the Differential Impedance - trace separation should always be kept to the minimum clearance specified by the PCB vendor.
Note:
1.All dimensions are in MIL (thousands of an inch).
2.The Dielectric Constant of FR4 material may vary by as much as 20% (4.2
to 5.2).
3.The overall Dielectric Thickness (Cu to Cu) should total 62 MIL
nominally.
4.Variables unavailable for modification have no significant effect on the
impedance of the traces.
5.The default multilayer board stack-ups are taken from Advance Design for
SMT, Barry Olney/AMC.
6.The Impedance Calculator uses formulae derived from:
?IPC-D-317 - Design Standard for Electronic Packaging Utilizing High Speed Techniques.
?EMC & the Printed Circuit Board - Montrose.
7.Only Edge Coupled Differential Pairs are considered. No allowance has been made
for Broad Side Coupling from adjacent layers. It is good practice to route adjacent
layers orthogonal to each other in order to reduce any coupling that may occur.
8. To reduce EMI, high frequency, fast rise time signals should be routed
between the reference planes.
All care has been taken to ensure that the results are correct but no
responsibility is taken for any errors.
If you prefer to do the calculations yourself - please use the formulae below.
where
W = trace width
T = trace thickness
H = distance to nearest reference plane
Er = dielectric constant
D = trace edge to edge spacing
C = signal layer separation
B = reference plane separation
Relative Dielectric Constants of substrate materials
PCB阻抗设计详解
1、前言
随着科技发展, 尤其在积体电路的材料之进步，使运算速度有显著提升, 促使积体电路走向高密度﹑小体积, 单一零件, 这些都导致今日及未來的印刷电路板走向高频响应, 高速率数位电路之运用, 也就是必須控制线路的阻抗﹑低失真﹑低干扰及低串音及消除电磁干
扰EMI。阻抗设计在PCB设计中显得越来越重要。作为PCB制造前端的制前部，负责阻抗的模拟计算，阻抗条的设计。客户对阻抗控制要求越来越严，而阻抗管控数目也原来越多，
如何快速，准确地进行阻抗设计，是制前人员非常关注的一个问题。
2、阻抗主要类型及影响因素
阻抗（Zo）定义：对流经其中已知频率之交流电流所产生的总阻力称为阻抗（Zo）。对印刷电路板而言，是指在高频讯号之下，某一线路层(signal layer)对其最接近的相关层(reference plane)总合之阻抗。
2.1 阻抗类型：
(1)特性阻抗在计算机﹑无线通信等电子信息产品中, PCB的线路中的传输的能量, 是一种由电压与时间所构成的方形波信号（square wave signal, 称为脉冲pulse），它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。
(2)差动阻抗驱动端输入极性相反的两个同样信号波形，分別由两根差动线传送,在接收端这两个差动信号相減。差动阻抗就是两线之間的阻抗Zdiff。
(3)奇模阻抗两线中一线對地的阻抗Zoo，两线阻抗值是一致。
(4)偶模阻抗驱动端输入极性相同的两个同样信号波形, 將两线连在一起时的阻抗Zcom。
(5)共模阻抗两线中一线对地的阻抗Zoe，两线阻抗值是一致,通常比奇模阻抗大。
其中特性和差动为常见阻抗，共模与奇模等很少见。
2.2 影响阻抗的因素：
W-----线宽/线间线寬增加阻抗变小，距离增大阻抗增大；
H----绝缘厚度厚度增加阻抗增大；
T------铜厚铜厚增加阻抗变小；
H1---绿油厚厚度增加阻抗变小；
Er-----介电常数参考层DK值增大, 阻抗減小；
Undercut----W1-W undercut增加, 阻抗變大。
3、阻抗计算自动化
如今，我们业界最常用的阻抗计算工具是Polar公司提供的Si8000 Field Solver，Si8000是全新的边界元素法场效解计算器软件，建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。此软件包含各种阻抗模块，人员通过选择特定模块，输入线宽，线距，介层厚度，铜厚，Er值等相关数据，可以算出阻抗结果。一个PCB阻抗管控数目少则4，5组，多则几十组，每一组的管控线宽，介层厚度，铜厚等都不同，如果一个个去查数据，然后手动输入相关参数计算，非常费时且容易出错。
下面，将介绍如何通过业界领先的制前设计工程软件解决方案供货商奥宝科技的InPlan 软件，自动地进行阻抗设计，大幅提高制前工作效率。
奥宝科技的InPlan系统，可与Si8000连接，在以下数据库建立的基础上，自动计算阻抗：首先，在InPlan建立完整的物料库，按不同厂商，型号归类。建入依厂内实际制程参数得出的压合厚度，基板铜厚，PP含胶量等数据。
然后，在InPlan里建立算阻抗的规则Rule，如绿油厚度，Undercut值也可根据不同的铜厚，阻抗模块或内外层的不同设定规则。介电常数则主要根据材料种类，阻抗模块的不同分别写入公式。阻抗值，阻抗线宽公差也通过InPlan Rule写入规则。算阻抗时，InPlan根据规则自动带出相关的阻抗影响参数值，算出最优化的阻抗结果。且不管有多少组阻抗，只需点一个按钮，几秒钟的时间就可以得出所有结果。
4、自动生成阻抗条
如果客戶沒有自己设计阻抗条, 我们就需要自行设计阻抗条放于板边或者折断边上(一般情況下阻抗条放于折断边需要客戶的同意)。电路板制造商在电路板边设计满足客戶阻抗控制所有特征及参数的阻抗条,通过测试阻抗条的阻抗值，反映出电路板达到客戶阻抗控制要求。要正确测试板内阻抗值，关键在于阻抗条的设计。
一般PCB厂阻抗条设计方式为:MI工程师根据算出的阻抗结果填写阻抗附件表格，如阻抗值，参考层，管控线宽，测试孔，参考层属性（正负片）等。
然后，CAM工程师根据MI提供的阻抗表格，手动制作阻抗条，或通过Script，输入相关阻抗数据，用程式跑阻抗条。一般情況下, 一种阻抗值我们就设计一个阻抗条，制作一个阻抗条，一般都需10来分钟，重复的手动数据填写，非常费时，且容易出错。
我们可通过奥宝的InCoupon 功能，将阻抗条的相关规则建入系统，可自动产生高品质阻抗条，直接导入Genesis系统。InCoupon 采用嵌入式发展架构，在半成品层级时即能侦测出层板间最理想的钻孔位置，使现有板层的钻孔作业可与Coupon 线路层之间完全吻合，整合了完整的CAM 与工程技术，产生出阻抗量测用的Coupon线路、发展架构与半成品表，并且可对Coupon 层级找出最理想的相互连接能力，以智慧型操作精灵取代复杂、手动计算，可在数秒间自动运算出可靠的量测线路Coupon，让Coupon 的设计变成一项简单且标准的工作。
5、总结
PCB的竞争越来越激烈，样品交期越来越短，阻抗设计在制前工作中占了很大的比例，如何缩短阻抗制作时间，做出满足客户要求的阻抗匹配，是制前部必需考虑的一个问题。InPlan和InCoupon的出现，给阻抗设计提供了很好的帮助。当然，各PCB板厂自己的阻抗计算规则，Layout方式与大小都会不一样，InPlan系统需专人进行开发，维护，才能真正实现其功能。但相信，阻抗设计的自动化，将在PCB制前部越来越普及。
镀层T=2.1
内层T=1.4
计算例子ZY：
PCB阻抗值因素与计算方法
PCB阻抗设计及计算简介
特性阻抗的定义 ?何谓特性阻抗（Characteristic Impedance ，Z0） ?电子设备传输信号线中，其高频信号在传输线中传播时所遇到的阻力称之为特性阻抗;包括阻抗、容抗、感抗等，已不再只是简单直流电的“欧姆电阻”。 ?阻抗在显示电子电路，元件和元件材料的特色上是最重要的参数.阻抗(Z)一般定义为：一装置或电路在提供某特定频率的交流电(AC)时所遭遇的总阻力. ?简单的说，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
设计阻抗的目的 ?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、噪音的传输信号。?阻抗匹配在高频设计中是很重要的，阻抗匹配与否关系到信号的质量优劣。而阻抗匹配的目的主要在于传输线上所有高频的微波信号皆能到达负载点，不会有信号反射回源点。
?因此，在有高频信号传输的PCB板中，特性阻抗的控制是尤为重要的。 ?当选定板材类型和完成高频线路或高速数字线路的PCB 设计之后，则特性阻抗值已确定，但是真正要做到预计的特性阻抗或实际控制在预计的特性阻抗值的围，只有通过PCB生产加工过程的管理与控制才能达到。
?从PCB制造的角度来讲，影响阻抗和关键因素主要有： –线宽（w） –线距（s）、 –线厚（t）、 –介质厚度（h） –介质常数（Dk） εr相对电容率(原俗称Dk介质常数)，白容生对此有研究和专门诠释。 注：其实阻焊也对阻抗有影响，只是由于阻焊层贴在介质上，导致介电常数增大，将此归于介电常数的影响，阻抗值会相 应减少4%
SI9000各阻抗计算说明
阻抗培训 1.外层单端:Coated Microstrip 1B H1:介质厚度(PP片或者板材,不包括铜厚) Er1:PP片的介电常数(板材为:4.5 P片4.2) W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽) W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL) T1:成品铜厚 C1:基材的绿油厚度(我司按0.8MIL) C2:铜皮或走线上的绿油厚度(0.5MIL) Cer:绿油的介电常数(我司按3.3MIL) Zo:由上面的参数计算出来的理论阻值
2.外层差分:Edge-Coupled Coated Microstrip 1B H1:介质厚度(PP片或者板材,不包括铜厚) Er1:PP片的介电常数(板材为:4.5 P片4.2) W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽) W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL) S1:阻抗线间距(客户原稿) T1:成品铜厚 C1:基材的绿油厚度(我司按0.8MIL) C2:铜皮或走线上的绿油厚度(0.5MIL) C3:基材上面的绿油厚度(0.50MIL) Cer:绿油的介电常数(我司按3.3MIL)
3.内层单端:Offset Stripline 1B1A H1:介质厚度(PP片或者光板,不包括铜厚) Er1:H1厚度PP片的介电常数(P片4.2MIL) H2:介质厚度(PP片或者光板,不包括铜厚) Er2:H2厚度PP片的介电常数(P片4.2MIL) W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽) W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL) T1:成品铜厚 Zo:由上面的参数计算出来的理论阻值
4.内层差分:Edge-Couled Offset Stripline 1B1A H1:介质厚度(PP片或者光板,不包括铜厚) Er1:H1厚度PP片的介电常数(P片4.2MIL) H2:介质厚度(PP片或者光板,不包括铜厚) Er2:H2厚度PP片的介电常数(P片4.2MIL) W1:阻抗线上线宽(客户要求的线宽) W2:阻抗线下线宽(W2=W1-0.5MIL) S1:客户要求的线距 T1:成品铜厚 Zo:由上面的参数计算出来的理论阻值
PCB阻抗计算方法
阻抗计算说明 Rev0.0 heroedit@https://www.wendangku.net/doc/b35397920.html, z给初学者的 一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教! 在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义 z传输线阻抗的由来以及意义 传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论) 如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路: 从此图可以推导出电报方程 取传输线上的电压电流的正弦形式 得 推出通解
定义出特性阻抗 无耗线下r=0, g=0得 注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义) ε μ=EH Z 特性阻抗与波阻抗之间关系可从 此关系式推出. Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来. z 叠层(stackup)的定义 我们来看如下一种stackup,主板常用的8层板(4层power/ground 以及4层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为 L1,L4,L5,L8 下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的 Oz 的概念 Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克) 在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz, 对
PCB阻抗计算
阻抗线计算 一.传输线类型 1 最通用的传输线类型为微带线(microstrip)和带状线(stripline) 微带线(microstrip)：指在PCB外层的线和只有一个参考平面的线，有非嵌入/嵌入两种如图所示：（图1） 非嵌入(我们目前常用) （图2） 嵌入(我们目前几乎没有用过) 带状线：在绝缘层的中间，有两个参考平面。如下图： （图3） 2 阻抗线 2.1差动阻抗（图4）
差动阻抗,如上所示,阻抗值一般为90,100,110,120 2.2特性阻抗（图5） 特性阻抗: 如上如所示,.阻抗值一般为50 ohm,60ohm 二.PCB叠层结构 1板层、PCB材质选择 PCB是一种层叠结构。主要是由铜箔与绝缘材料叠压而成。附图为我们常用的1+6+1结构的，8层PCB叠层结构。（图6） 首先第一层为阻焊层（俗称绿油）。它的主要作用是在PCB表面形成一层保护膜，防止导体上不该上锡的区域沾锡。同时还能起到防止导体之间因潮气、化学品等引起的短路、生产
和装配中不良操作造成的断路、防止线路与其他金属部件短路、绝缘及抵抗各种恶劣环境，保证PCB工作稳定可靠。 防焊的种类有传统环氧树脂IR烘烤型,UV硬化型, 液态感光型(LPISM-Liquid Photo Imagable Solder Mask)等型油墨, 以及干膜防焊型(Dry Film, Solder Mask),其中液态感光型为目前制程大宗,常用的有Normal LPI, Lead-free LPI,Prob 77. 防焊对阻抗的影响是使得阻抗变小2~3ohm左右 阻焊层下面为第一层铜箔。它主要起到电路连通及焊接器件的作用。硬板中使用的铜箔一般以电解铜为主（FPC中主要使用压延铜）。常用厚度为0.5OZ及1OZ.(OZ为重量单位在PCB行业中做为一种铜箔厚度的计量方式。1OZ表示将重量为1OZ的铜碾压成1平方英尺后铜箔的厚度。1OZ=0.035mm). 铜箔下面为绝缘层..我们常用的为FR4半固化片.半固化片是以无碱玻璃布为增强材料,浸以环氧树脂.通过120-170℃的温度下,将半固化片树脂中的溶剂及低分子挥发物烘除.同时,树脂也进行一定程度的反应,呈半固化状态(B阶段).在PCB制作过程中通过层压机的高温压合.半固化中的树脂完全反应,冷却后完全固化形成我们所需的绝缘层. 半固化片中所用树脂主要为热塑性树脂, 树脂有三种阶段: A阶段:在室温下能够完全流动的液态树脂,这是玻钎布浸胶时状态 B阶段:环氧树脂部分交联处于半固化状态,在加热条件下,又能恢复到液体状态 C阶段:树脂全部交联为C阶段,在加热加压下会软化,但不能再成为液态,这是多层板压制后半固化片转成的最终状态. 由于半固化片在板层压合过程中，厚度会变小，因而半固化片的原始材料厚度和压合后的厚度不一样，因而必须分清厚度是原始材料厚度还是完成厚度。另外，半固化片的厚度不是固定不变的，根据板厚、板层和板厂不同，而有所不同。上述只是一例。 同时该叠层中用了两块芯板，即core(FR-4).芯板是厂家已压合好的带有双面铜的基材，在压合过程中厚度是不变的。常见芯板见下：（表二）
特性阻抗计算公式推导过程
特性阻抗计算公式推导过程 王国海 以下内容供参考。 1．传输线模型 2 符号说明 R L G C 分布式电阻电感电导电容 3 计算过程 (1) u(△z)-u=-R*?z*i-L*△z*?i ?t i(△z)- i=-G*△z*u(△z)?c?△z??u (2) ?t (1)(2) 两边同除以△z，得到电报公式
?u ?z +Ri+L ?i ?t =0 (3) ?i ?z +Gu+C ?u ?t =0 (4) u(z,t)=U(z)e jωt (5) i(z,t)=I(z)e jωt (6) 由（5）（6） 计算得道下列公式 ?u(z,t)?z =dU(z)dz e jωt （7） ?u(z,t)?t =U(z) e jωt jω （8） ?i(z,t)?z =dI(z)dz e jωt （9） ?i(z,t)?t =I(z) e jωt jω （10） 将（7）（8） （9） （10） 代入公式（3） dU(z)dz e jωt +Ri+L I(z) e jωt jω=0，i 用公式（6）代入， dU(z)dz e jωt +R I(z)e jωt +L I(z) e jωt jω=0 化简得到： dU(z)dz =-（R+ jωL)I(z) (11) 同理7）（8） （9） （10）代入（4）可得 dI(z)dz =-（G+ jωC)U(z) (12) 由（11）（12） 得到 dU(z)dI(z)=（R+ jωL)I(z) （G+ jωC)U(z) (13) 交叉相乘， （G + jωC)U(z) dU(z)= （R + jωL)I(z)dI(z) 两边积分， ∫（G + jωC)U(z) dU(z)=∫（R + jωL)I(z)dI(z) 12（G + jωC)U(z)2=12（R + jωL)I(z)2 U(z)2I(z)2=（R+ jωL)(G+ jωC) 两边开根号 Z=U/I=√（R+ jωL)(G+ jωC) 假定R=0，G=0 （无损）得到特性阻抗近似公式 Z=√L C
PCB线路板阻抗计算公式
PCB线路板阻抗计算公式 现在关于PCB线路板的阻抗计算方式有很多种，相关的软件也能够直接帮您计算阻抗值，今天通过polar si9000来和大家说明下阻抗是怎么计算的。 在阻抗计算说明之前让我们先了解一下阻抗的由来和意义： 传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论) 如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路: 从此图可以推导出电报方程 取传输线上的电压电流的正弦形式 得
推出通解 定义出特性阻抗 无耗线下r=0, g=0 得 注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义) 特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出. Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来. 叠层(stackup)的定义
我们来看如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8 下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的 Oz 的概念 Oz 本来是重量的单位Oz(盎司)=28.3 g(克) 在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下 介电常数(DK)的概念 电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co之比为介电常数：ε = Cx/Co = ε'-ε" Prepreg/Core 的概念 pp 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,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有.
阻抗计算公式、polarsi9000(教程)
一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教! 在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义。 传输线阻抗的由来以及意义 传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论) 如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路: 从此图可以推导出电报方程 取传输线上的电压电流的正弦形式 得 推出通解
定义出特性阻抗 无耗线下r=0, g=0 得 注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义) 特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出. Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来. 叠层(stackup)的定义 我们来看如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线 层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8
下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的 Oz 的概念 Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克) 在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下 介电常数(DK)的概念 电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co之比为介电常数： ε = Cx/Co = ε'-ε" Prepreg/Core 的概念 pp 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,只不过他两面都覆有铜箔,而pp 没有. 传输线特性阻抗的计算 首先,我们来看下传输线的基本类型,在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线,
PCB阻抗计算参数说明
阻抗计算： 1.介电常数E r E r（介电常数）就目前而言通常情况下选用的材料为 F R-4，该种材料的E r 特性为随着加载频率的不同而变化，一般情况下E r的分水岭默认为1 G H Z（高频）。目前材料厂商能够承诺的指标<5.4（1M H z)，根据我们实际加工的经验，在使用频率为1G H Z以下的其E r认为4．2左右。1.5—2.0G H Z的使用频率其仍有下降的空间。故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。 我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。 ●7628----4.5（全部为1G H z状态下) ●2116----4.2 ●1080----3.6 2. 介质层厚度H H（介质层厚度）该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话，则该部分的设计应力求准确，FR-4的H的组成是由各种半固化片组合而成的（包括内层芯板），一般情况下常用的半固化片为： ●1080 厚度0.075MM、 ●7628 厚度0.175MM、 ●2116厚度 0.105MM。 3.线宽W 对于W1、W2的说明：
5.铜箔厚度 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1 OZ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。
表层铜箔： 可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um，大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。注意：在用阻抗计算软件进行阻抗控制时，外层的铜厚没有0.5 OZ的值。 走线厚度T与该层的铜厚有对应关系，具体如下： 铜箔厚度单位转换： Oz 本来是重量的单位Oz(盎司ang si )=28.3 g(克) 在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下
特征阻抗那点事
特征阻抗那点事 关键词：特征阻抗 PCB 电缆 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。但是很多人对这个概念并不理解，有时还会错误的理解为直流阻抗。弄明白这个概念对我们更好的进行高速电路设计很有必要。高速电路的很多设计规则都和特征阻抗有关。 要理解特征阻抗的概念，我们先要弄清楚什么是传输线。简单的说，传输线就是能够传输信号的连接线。电源线，视频线，USB连接线，PCB板上的走线，都可以称为传输线。如果传输线上传输的信号是低频信号，假设是1KHz，那么信号的波长就是300公里(假设信号速度为光速)，即使传输线的长度有1米长，相对于信号来说还是很短的，对信号来说传输线可以看成短路，传输线对信号的影响是很小的。但是对于高速信号来说，假设信号频率提高到300MHz，信号波长就减小到1米，这时候1米的传输线和信号的波长已经完全可以比较，在传输线上就会存在波动效应，在传输线上的不同点上的电压电流就会不同。在这种情况下，我们就不能忽略传输线对信号造成的影响。传输线相对信号来说就是一段长线，我们要用长线传输里的理论来解决问题。 特征阻抗就属于长线传输中的一个概念。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.此处省略一万字的公式推导过程，直接给出PCB走线的特征阻抗计算公式： 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。肯定有人会问，什么是单位长度?是1cm，1mm，还是1mil?其实这里的单位长度是多少并不重要。单位越小精度越高，学过微积分对这个概念应该就更清楚了。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。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
变压器短路阻抗测试和计算公式
概述 变压器短路阻抗试验的目的是判定变压器绕组有无变形。 变压器是电力系统中主要电气设备之一，对电力系统的安全运行起着重大的作用。在变压器的运行过程中，其绕组难免要承受各种各样的短路电动力的作用，从而引起变压器不同程度的绕组变形。绕组变形以后的变压器，其抗短路能力急剧下降，可能在再次承受短路冲击甚至在正常运行电流的作用下引起变压器彻底损坏。为避免变压器缺陷的扩大，对已承受过短路冲击的变压器，必须进行变压器绕组变形测试，即短路阻抗测试。 变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量，就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分，通常情况下，横向漏电抗所占的比例较小。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的，变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗数值的改变。 二、额定条件下短路阻抗基本算法
三、非额定频率下的短路阻抗试验 当作试验的电源频率不是额定频率(一般为50Hz)时，应对测试结果进行校正。由于短路阻抗由直流电阻和绕组电流产生的漏磁场在变压器中引起的电抗组成。可以认为直流电阻与频率无关，而由绕组电流产生的漏磁场在变压器中引起的电抗与试验频率有关。当试验频率与额定频率偏差小于5％时，短路阻抗可以认为近似相等，阻抗电压则按下式折算： 式中u k75 --75℃下的阻抗电压，%； u kt—试验温度下的阻抗电压，%； f N --额定频率(Hz)； f′--试验频率(Hz)； P kt --试验温度下负载损耗(W)； S N --变压器的额定容量(kVA)； K—绕组的电阻温度因数。 四、三相变压器的分相短路阻抗试验 当没有三相试验电源、试验电源容量较小或查找负载故障时，通常要对三相变压器进行单相负载试验。 1、供电侧为Y接法 当高压绕组为Ｙ联结时，另一侧为y或d联结时，分相试验是将试品低压三相线端短路，由高压侧AB、BC、CA分别施加试验电压。此时折算到三相阻抗电压和三相负载损耗可
电缆的特性阻抗
电缆的阻抗 术语 音频：人耳可以听到的低频信号。范围在20-20kHz。 视频：用来传诵图象的高频信号。图象信号比声音复杂很多，所以它的带宽（范围）也大过音频很多，少说也有0-6MHz。 射频：可以通过电磁波的形式想空中发射，并能够传送很远的距离。射频的范围要宽很多，10k-3THz(1T=1024G)。 电缆的阻抗 本文准备解释清楚传输线和电缆感应的一些细节，只是此课题的摘要介绍。如果您希望很好地使用传输线，比如同轴电缆什么的，就是时候买一本相关课题的书籍。什么是理想的书籍取决于您物理学或机电工程，当然还少不了数学方面的底蕴。 什么是电缆的阻抗，什么时候用到它？ 首先要知道的是某个导体在射频频率下的工作特性和低频下大相径庭。当导体的长度接近承载信号的1/10波长的时候，good o1风格的电路分析法则就不能在使用了。这时该轮到电缆阻抗和传输线理论粉墨登场了。 传输线理论中的一个重要的原则是源阻抗必须和负载阻抗相同，以使功率转移达到最大化，并使目的设备端的信号反射最小化。在现实中这通常意味源阻抗和电缆阻抗相同，而且在电缆终端的接收设备的阻抗也相同。 电缆阻抗是如何定义的？ 电缆的特性阻抗是电缆中传送波的电场强度和磁场强度之比。（伏特/米）/（安培/米）=欧姆 欧姆定律表明，如果在一对端子上施加电压（E），此电路中测量到电流（I），则可以用下列等式确定阻抗的大小，这个公式总是成立： Z = E / I 无论是直流或者是交流的情况下，这个关系都保持成立。 特性阻抗一般写作Z0（Z零）。如果电缆承载的是射频信号，并非正弦波，Z0还是等于电缆上的电压和导线中的电流比。所以特性阻抗由下面的公式定义： Z0 = E / I 电压和电流是有电缆中的感抗和容抗共同决定的。所以特性阻抗公式可以被写成后面这个形式： 其中 R=该导体材质（在直流情况下）一个单位长度的电阻率，欧姆 G=单位长度的旁路电导系数（绝缘层的导电系数），欧姆 j=只是个符号，指明本项有一个+90'的相位角（虚数） π=3.1416
阻抗电压计算
阻抗电压计算 一，电抗电压U p %的计算： 6 10···· ····6.49%x t R p p H e K D I w f U ∑= ρ 式中：f----额定频率，50赫兹； W ·I p -----低压线圈安匝数（或取高压线圈安匝数）； ∑D -----漏磁通宽，按下式计算 )05.0(3 ·)05.0(3·)05.02 211++-+-=∑A R B R B D （ B 1----低压线圈平均半径； B 2----高压线圈平均半径； A-----高压线圈与低压线圈之间的绝缘距离，按设计手册规定，85KV 电压等级A 最小取27mm 。 e t -----每匝电压； H x ----高低压线圈平均有效电抗高度； λ----漏磁场总厚度 ρ λ ρλ查出洛氏系数有关，按表洛氏系数，与 1)05.0()05.0()05.0(21x R H A B B --++-+-= （X x H U H U ?- =?- == πλ ρπρλ 1,11,整理得或） 将以上各数据代入电抗压降计算公式得： U p =·············· 阻抗电压的允许误差值，按标准规定为%10±。但由于制造时，影响阻抗因素较多，故一般计算时，误差控制在3~4%以下。
二，电阻电压降计算。 n k r S p u 10= 式中：P k ----负载损耗（瓦）， S N ----额定容量（千伏安） 负载损耗计算： 1， 圆筒式线圈负载损耗计算 r f k P k P ·= 式中：p r ----线圈电阻损耗（瓦） P r =3·I 2r 2, 饼式线圈的负载损耗。 s y b w r r k p p k k p p p 2)100 ( ++++=∑∑∑ 式中： ∑r p ----线圈电阻损耗之和（瓦），P r =3·I 2r b w K K %,---线圈导线涡流损耗及不完全换位损耗后电阻损耗百分数 K w %= 2 100RW P ·(K H A a n m f ρ·····)2 式中：P RW ------系数，在750时，铜线P RW =3.8，铝线 P RW =4； f----------频率 m 、n----垂直及平行于漏磁场方向的导线根数； a----------垂直于漏磁场方向的裸导线厚度（毫米）; A---------每根导线的截面（毫米2） ρ-------洛氏系数 H k -------线圈电抗高度（毫米） K b %=P RB ·C m (K H A a n f ρ ····)
PCB阻抗计算参数说明
1.介电常数E r E r（介电常数）就目前而言通常情况下选用的材料为 F R-4，该种材料的E r 特性为随着加载频率的不同而变化，一般情况下E r的分水岭默认为1 G H Z（高频）。目前材料厂商能够承诺的指标<（1M H z)，根据我们实际加工的经验，在使用频率为1G H Z以下的其E r认为4．2左右。—的使用频率其仍有下降的空间。故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。 我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。 （全部为1G H z状态下) 2. 介质层厚度H H（介质层厚度）该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话，则该部分的设计应力求准确，FR-4的H的组成是由各种半固化片组合而成的（包括内层芯板），一般情况下常用的半固化片为： 1080 厚度0.075MM、 7628 厚度0.175MM、 2116厚度 0.105MM。 3.线宽W 对于W1、W2的说明：
5.铜箔厚度 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1 OZ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。
表层铜箔： 可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um，大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。注意：在用阻抗计算软件进行阻抗控制时，外层的铜厚没有0.5 OZ的值。 走线厚度T与该层的铜厚有对应关系，具体如下： 铜箔厚度单位转换： Oz 本来是重量的单位Oz(盎司ang si )=28.3 g(克) 在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下
电感阻抗的计算公式
电感阻抗的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用360ohm 阻抗，因此：电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷(2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷(2*3.14159) ÷7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数= [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径(吋) 圈数= [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 作者：佚名转贴自：本站原创点击数：6684 文章录入：zhaizl 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量l单位: 微亨 线圈直径D单位: cm 线圈匝数N单位: 匝 线圈长度L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 作者：线圈电感的计算公式转贴自：转载点击数：299 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH
电缆的阻抗原理与计算(摘录)
电缆的阻抗原理与计算(摘录) 术语 音频：人耳可以听到的低频信号。范围在20-20kHz。 视频：用来传诵图象的高频信号。图象信号比声音复杂很多，所以它的带宽（范围）也大过音频很多，少说也有0-6MHz。 射频：可以通过电磁波的形式想空中发射，并能够传送很远的距离。射频的范围要宽很多，10k-3THz(1T=1024G)。 电缆的阻抗 本文准备解释清楚传输线和电缆感应的一些细节，只是此课题的摘要介绍。如果您希望很好地使用传输线，比如同轴电缆什么的，就是时候买一本相关课题的书籍。什么是理想的书籍取决于您物理学或机电工程，当然还少不了数学方面的底蕴。 什么是电缆的阻抗，什么时候用到它？ 首先要知道的是某个导体在射频频率下的工作特性和低频
下大相径庭。当导体的长度接近承载信号的1/10波长的时候，good o1风格的电路分析法则就不能在使用了。这时该轮到电缆阻抗和传输线理论粉墨登场了。 传输线理论中的一个重要的原则是源阻抗必须和负载阻抗相同，以使功率转移达到最大化，并使目的设备端的信号反射最小化。在现实中这通常意味源阻抗和电缆阻抗相同，而且在电缆终端的接收设备的阻抗也相同。 电缆阻抗是如何定义的？ 电缆的特性阻抗是电缆中传送波的电场强度和磁场强度之比。（伏特/米）/（安培/米）=欧姆 欧姆定律表明，如果在一对端子上施加电压（E），此电路中测量到电流（I），则可以用下列等式确定阻抗的大小，这个公式总是成立： Z = E / I 无论是直流或者是交流的情况下，这个关系都保持成立。
特性阻抗一般写作Z0（Z零）。如果电缆承载的是射频信号，并非正弦波，Z0还是等于电缆上的电压和导线中的电流比。所以特性阻抗由下面的公式定义： Z0 = E / I 电压和电流是有电缆中的感抗和容抗共同决定的。所以特性阻抗公式可以被写成后面这个形式： 其中 R=该导体材质（在直流情况下）一个单位长度的电阻率，欧姆 G=单位长度的旁路电导系数（绝缘层的导电系数），欧姆 j=只是个符号，指明本项有一个+90'的相位角（虚数） π=3.1416 L=单位长度电缆的电感量
阻抗计算
关于电缆的正序阻抗和负序阻抗的计算 对于电缆当提到正序阻抗和负序阻抗时，一般是指电力电缆产品，像控制电缆和计算机电缆不提此参数。 当电力系统在对称状态下短路时，正序阻抗和负序阻抗是相等的，其计算公式是： Z1（正序阻抗）=Z2（负序阻抗）=R+jX 上述公式中：R为导体在工作温度下的交流电阻值； X为电抗值。 不同的产品和不同的产品结构（或敷设方式），其正序和负序阻抗是不同的。根据不同的产品计算如下： 导体在工作温度下的交流电阻值R的计算： R=R'（1+ Ys + Yp ） R'=R20(1+α20(t-20)) R20为导体在20度时直流电阻（Ω/m） α20电阻的温度系数：对铜α20=0.00393 对铝α20=0.00403 Yp为邻近效应系数取决与线芯与线芯之间的距离，对于0.6/1 kV及以下的电缆，Yp近似为0。 X为电抗值计算 (工频情况下) X=ωL=2πfL=314L（Ω/m）(L单位为H) L为回路的电感 三芯电缆时：电感计算公式如下： L=2×10×ln(a÷0.39D)(mH/km) a是电缆线芯与线芯的中心距离（mm），D为电缆导体的直径（mm）。 举例：YJV22 0.6/1 kV 3*50 在对称状态下短路时，正序阻抗和负序阻抗为： R'=R20(1+α20(t-20)) =0.000387(1+0.00393(90-20) （90是电缆的工作温度） =0.000493(Ω/m) R=R'（1+ Ys + Yp ）
=0.000493(1+0.0136+0) （导体Ys 在截面70到300范围中取0.02） =0.0005(Ω/m) L=2×ln(a÷0.39D) =2×ln(10÷0.39×8) （a取导体直径加二倍的绝缘厚度，D为导体直径） =2×1.16 =2.32(mH/km)) X=314L =314×2.32×10 =0.00007(Ω/m) 那么： Z1（正序阻抗）=Z2（负序阻抗）=R+jX=0.0005+0.00007j(Ω/m) 其他型号和规格可以参照上述计算。 如有问题请电话联系 吴长顺 2005/04/02
PCB线路板阻抗计算公式
PCB线路板阻抗计算公式现在关于PCB线路板的阻抗计算方式有很多种,相关的软件也能够直接帮您计算阻抗值,今天通过polar si9000来与大家说明下阻抗就是怎么计算的。 在阻抗计算说明之前让我们先了解一下阻抗的由来与意义: 传输线阻抗就是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论) 如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路: 从此图可以推导出电报方程 取传输线上的电压电流的正弦形式 得
推出通解 定义出特性阻抗 无耗线下r=0, g=0 得 注意,此特性阻抗与波阻抗的概念上的差异(具体查瞧平面波的波阻抗定义) 特性阻抗与波阻抗之间关系可从此关系式推出、 Ok,理解特性阻抗理论上就是怎么回事情,瞧瞧实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等、在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来、 叠层(stackup)的定义 我们来瞧如下一种stackup,主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8
下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,与厂家打交道经常会使用的 Oz 的概念 Oz 本来就是重量的单位Oz(盎司)=28、3 g(克) 在叠层里面就是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz,对应的单位如下 介电常数(DK)的概念 电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状与尺寸的真空电容量Co之比为介电常数: ε = Cx/Co = ε'-ε" Prepreg/Core 的概念 pp 就是种介质材料,由玻璃纤维与环氧树脂组成,core 其实也就是pp 类型介质,只不过她两面都覆有铜箔,而pp 没有、 传输线特性阻抗的计算
特性阻抗计算
对特性阻抗的一种浅显易懂的解释 抽象又复杂的数位高速逻辑原理，与传输线中方波讯号的如何传送，以及 如何确保其讯号完整性（Signal Integrity），降低其杂讯（Noise）减少之误动 作等专业表达，若能以简单的生活实例加以说明，而非动则搬来一堆数学公式与 难懂的物理语言者，则对新手或隔行者之启迪与造福，实有事半功倍举重若轻之 受用也。 然而，众多本科专业者，甚至杏坛为师的博士教授们，不知是否尚未真正进 入情况不知其所以然？亦或是刻意卖弄所知以慑服受教者则不得而知，或是二者 心态兼有之！坊间大量书籍期刊文章，多半也都言不及义缺图少例，确实让人雾 里看花，看懂了反倒奇怪呢！ 笔者近来获得一份有关阻抗控制的简报资料，系电性测试之专业日商HIOKI 所提供。其内容堪称文要图简一看就懂，令人爱不释手。正是笔者长久以来所追 求的境界，大喜之下乃征得原著“问港建”公司的同意，并经由港建公司廖丰莹 副总的大力协助，以及原作者山崎浩（Hiroshi Yamazaki）及其上司金井敏彦（Toshihiko Kanai）等解惑下，得以完成此文，在此一并感谢。并欢迎所有前辈先进们，多 多慨赐类似资料嘉惠学子读者，则功在业界善莫大焉。 一 .将讯号的传输看成软管送水浇花 1.1 数位系统之多层板讯号线（Signal Line）中，当出现方波讯号的传输时，可将之假想成为软管（hose）送水浇花。 一端于手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头。当握管处所施压的力道恰 好，而让水柱的射程正确洒落在目标区时，则施与受两者皆欢而顺利完成使命， 岂非一种得心应手的小小成就？ 1.2 然而一旦用力过度水注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源，甚至 还可能因强力水压无处宣泄，以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱!不仅任 务失败横生挫折，而且还大捅纰漏满脸豆花呢！ 1.3反之，当握处之挤压不足以致射程太近者，则照样得不到想要的结果。 过犹不及皆非所欲，唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜。 1.4 上述简单的生活细节，正可用以说明方波（Square Wave）讯号（Signal）在多层板传输线（Transmission Line，系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成）中所进行的快速传送。 此时可将传输线（常见者有同轴电缆Coaxial Cable，与微带线Microstrip Line或带线Strip Line等）看成软管，而握管处所施加的压力，就好比板面上“接受端”（Receiver） 元件所并联到Gnd的电阻器一般（是五种终端技术之一，请另见TPCA会刊第13 期“内嵌式电阻器之发展”一文之详细说明），可用以调节其终点的特性阻抗（Characteristic Impedance），使匹配接受端元件内部的需求。 二. 传输线之终端控管技术（Termination） 2.1由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点，欲进入接受元件 （如CPU或Meomery等大小不同的IC）中工作时，则该讯号线本身所具备的“特 性阻抗”，必须要与终端元件内部的电子阻抗相互匹配才行，如此才不致任务失 败白忙一场。用术语说就是正确执行指令，减少杂讯干扰，避免错误动作”。一
阻抗计算软件POLAR SI9000 V7.1 软件介绍
POLAR SI9000 V7.1 阻抗计算软件破解版,站长已安装破解成功，现在免费放出给大家，望大家多多支持本站。压缩包内有安装说明和破解License。如果有问题可以联系本人。因文件比较大，所以放到网盘里面，免费供大家下载。 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：
PCB阻抗计算参数说明
阻抗计算： 1.介电常数 Er Er（介电常数）就目前而言通常情况下选用的材料为 FR-4，该种材料的 Er 特性为随着加载频率的不同而变化，一般情况下 Er 的分水岭默认为 1GHZ（高频）。目前材料厂商能够承诺的指标＜5.4（1MHz），根据我们实际加工的经验，在使用频率为 1GHZ 以下的其 Er 认为 4．2 左右。1.5—2.0GHZ 的使用频率其仍有下降的空间。故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。 我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。 ?7628 --- 4.5 （全部为 1GHz 状态下） ?2116 --- 4.2 ?1080 --- 3.6 2.介质层厚度 H H（介质层厚度）该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话，则该部分的设计应力求准确，FR-4 的H 的组成是由各种半固化片组合而成的（包括内层芯板），一般情况下常用的半固化片为： ?1080 厚度 0.075MM 、 ?7628 厚度 0.175MM 、 ?2116 厚度 0.105MM 。 3.线宽W 对于 W1、W2 的说明：
W1 此处的 W=W1，W1=W2. 规则：W1=W-A W—-设计线宽 A—–Etch loss （见上表） 走线上下宽度不一致的原因是：PCB 板制造过程中是从上到下而腐蚀，因此腐蚀出来的线呈梯形。 4.绿油厚度：因绿油厚度对阻抗影响较小，故假定为定值 0.5mil。 5.铜箔厚度 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 1 OZ 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。