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特性阻抗的概念

生活 更新时间:2024-07-29 18:15:39

原創:卧龍會 皮希彼

設計過阻抗的小夥伴們都知道單分阻抗,差分阻抗。而且,在高速PCB設計中阻抗是重要,且基礎的一個環節。是保證良好的高速匹配,減少反射的第一法門。

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)1

但是,知道共面阻抗的不多。一般用不到。皮皮最近碰到四層闆需要管控75OHM的問題。一般層數多的時候隔層參考,增大兩層的間距,使阻抗增大,完美。但是,四層闆隔層參考。。。。。。我勒個去!阻抗太大了。原創今日頭條:卧龍會IT技術

比如,參考層到50MIL以上,層間耦合就非常小,就會造成阻抗非常大,如果想達到要求,則隻能加大線寬。我試算過上面50MIL參考層厚度,要想達到75OHM。線寬要到60MIL以上。想說哪有這麼大的闆子,讓我這麼任性的走這麼寬的線。

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)2

所以當參考層很厚,又想要做阻抗設計的時候,你不妨嘗試用用共面阻抗。會給你一個滿意表現。這個時候,雙面闆用的尤其的多。因為,雙面闆闆厚要求擺在那,一般1.2MM,1.6MM,2MM居多。除了銅箔厚度,都是參考。(突然,有種除了頭都是腿的感覺。捂嘴笑,咳咳,說正經的)成品闆硬度要求,就隻能造成參考層大,常規阻抗設計就達不到要求。隻能共面阻抗出馬了。

下面我用SI9000試算幾種情況。大家一看就明白。

1. 計算實例

打開Polar SI9000,計算共面阻抗有兩種模型。兩種模型區别是:屏蔽分為線和銅皮。如下Figure 1,為兩邊帶屏蔽線的外層特性阻抗的試算。線寬為22MIL,屏蔽線20MIL,線到屏蔽線距離5MIL的試算模型,阻抗結果為51.01OHM。

如下Figure 2,為兩邊帶屏蔽銅皮的外層特性阻抗的試算。線寬為22MIL,銅皮不用填寫寬度,線到屏蔽銅皮距離5MIL的試算模型,阻抗結果為50.74OHM。

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)3

Figure 1

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)4

Figure 2

從以上兩個模型看,計算結果相差不大。且在第一個模型中改變屏蔽線為5MIL,試算結果為52.68OHM。結果也相差不大。但是,屏蔽線最好大于20MIL,因為要添加屏蔽地孔。一般正常的孔10/20的孔,剛好可以放一個孔。當然,如果空間不足,可以縮小孔,相應的屏蔽線也可以縮小。原創今日頭條:卧龍會IT技術

在這裡強調一點,不管是包地和做共面阻抗,屏蔽線一定要添加地孔。在間距很小的情況下如果不添加地孔,添加屏蔽線不但起不到屏蔽降低幹擾的作用,反而帶進去了幹擾。所以大多數做法都是添加密集的地孔。一般經驗值是最大間距是波長的1/10。

我們可以看看,内層共面阻抗的SI9000試算,結果也如外層一樣。就不再重複贅述了,如下Figure3和Figure4所示。

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)5

Figure 3

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)6

Figure 4

2. PCB中加屏蔽孔的方法(allegro,PADS)

在這裡需要添加屏蔽孔,畢竟還是需要很多重複工作。我們常用的軟件也開發了這項功能,看來這個使用還是比較多的。皮皮我用的最多的是Allegro和PADS這兩個軟件。這邊就順便一塊再給大家多叨叨兩句軟件的使用方法。

Allegro中添加屏蔽過孔的如下動圖:點開相應的菜單命令,右邊設置選項卡中選出孔網絡,孔封裝,間距等相關參數後,點選需要添加屏蔽孔的網絡,則屏蔽孔自動添加進去。

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)7

PADS中添加屏蔽過孔的如下動圖:先點開設置,在設置中選擇屏蔽孔網絡,封裝孔封裝,間距等相關參數後,點選需要添加屏蔽孔的網絡,則屏蔽孔自動添加進去。方法和Allegro中差不多。

特性阻抗的概念(阻抗設計中有一種叫共面阻抗)8

個人使用體會來說,覺得PADS更好用一點,方便簡單。避開DRC也挺準确。當然,Allegro功能也在漸漸完善。用過曆代版本,也在看見它的變化,都漸漸的把以前需要SKILL完成的功能,直接添加到菜單中。對于這個功能,也跟各自軟件設計的産品形态有關系。

好了,以上就是皮皮對共面阻抗的一點拙見,希望能給大家帶去幫助。如果大家有疑問或更好的方法。也可以留言我們一起讨論。

原創:卧龍會 皮希彼

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