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如何理解PCB板材及制程、特性阻抗的关系?

2024-07-24 11:10
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在印刷电路板(PCB)设计中,特性阻抗Z0是极为关键的参数,直接影响信号传输的质量和效率。虽然很多工程师都知道布局布线、电流、电阻等都会影响特性阻抗。但PCB板材和制程同样也能影响特性阻抗。

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微带线结构的特性阻抗Z0计算公式:Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / (0.8W+T)

其中:εr -介电常数 H-介质厚度 W-导线宽度 T-导线厚度

板材的 εr 越低,越容易提高PCB线路的Z0 值,而与高速元件的输出阻抗值匹配。

1、板材介电常数εr与特性阻抗Z0的关系

特性阻抗Z0与板材的εr成反比,εr越低,Z0值越高,越容易与高速元件的输出阻抗值匹配。

对Z0要求严格的高频线路,板材介质厚度的误差需严格控制,通常不得超过10%。

2、介质厚度对特性阻抗Z0的影响

Z0随介质厚度的增加而增大。

高频线路和高速数字线路应减小介质厚度,以此降低电磁干扰。

3、铜箔厚度和特性阻抗Z0的影响

铜箔厚度越大,Z0越小,但其变化范围对Z0的贡献相对较小。

薄铜箔有助于制造精细导线,从而间接控制Z0。

4、导线宽度对特性阻抗Z0的影响

线宽W越小,Z0越大,减少导线宽度可提高特性阻抗。

线宽变化对Z0的影响比线厚变化更为显著。

要控制Z0,必须严格控制线宽,对高频线路和高速数字线路,线宽偏差需远小于20%,甚至要达到±10%以内,以此确保Z0的稳定性。


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