阻抗,工程師們都接觸過,但能把阻抗說清楚的工程師少之又少。阻抗看似簡單,實則難以言表。
下面我們用快問快答的方式,輕松幫你搞懂阻抗!
01 問:什么是阻抗?
答:在有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成,但不是三者簡單相加。阻抗的單位是歐姆。
PCB中的阻抗是指電路板上導線、電源、負載和其他元件之間的電阻抗。PCB阻抗控制是設計PCB電路板的重要環節,以確保電路板性能和穩定性。在高速電路設計中,保持適當的阻抗至關重要,因為不適當的阻抗會導致信號受到嚴重的噪聲干擾。
02 問:什么是單端阻抗?
答:單端阻抗是特性阻抗的一種,它是指電路中單個信號線的阻抗。在單端傳輸中,信號通過單個信號線進行傳輸。
03 問:什么是差分阻抗?
答:差分信號線結構用于控制阻抗,驅動端輸入極性相反的兩個信號波形,由兩根差分線傳送,接收端減法處理,這種方式在高速數模電路中用于提升信號完整性和抗噪聲干擾。
04 問:什么是共面阻抗?
答:共面阻抗是信號線在GND/VCC間傳輸時的測試阻抗,共面波導是高頻和微波電路中常見的平面結構導體線路。共面阻抗與波導的幾何形狀、導體寬度、介質參數等因素有關,通過調整這些因素可以控制電磁波在共面波導中的傳播特性。共面阻抗的大小決定了電磁波在共面波導中的傳播特性。
05 問:單端阻抗為什么控制50歐姆?
答:50歐姆是業界默認值,具有便于加工、損耗低的優勢,但并非必須的。取決于接口,如75歐姆是遠程通訊標準,線纜和天線使用75歐姆時需匹配PCB線路阻抗。特殊芯片可通過改善驅動能力降低阻抗,提高EMI和串擾抑制效果。例如,Intel要求阻抗控制在37歐姆、42歐姆甚至更低。
06 問:差分阻抗為什么控制100歐姆?
答:差分阻抗和單端阻抗的設定具有一定的歷史沿革和應用背景。這些阻抗值的確定主要是為了滿足特定接口和芯片的需求,以確保信號的穩定傳輸和良好的電氣性能。常見的阻抗值為100歐姆,也有90歐姆和85歐姆的,這些阻抗值的設定可以減少信號反射、干擾和失真,提高信號的傳輸效率。
07 問:差分線為什么要平行走線?
答:差分線通常采用平行走線設計,以提高抗干擾能力和保持阻抗連續性。這種設計保持兩條線之間的耦合程度不變,確保阻抗連續性。
然而,差分線的定義并不要求必須平行。在不采用平行走線設計時,需確保間距大于5W,單線阻抗一致,且外界干擾較小。這樣可以實現不平行走線,無需耦合兩條線。
在測試夾具中,差分線通常為單端走線,阻抗控制為50歐姆。使用飛線或同軸線連接兩條線,只要最終匯集到接收端,也可進行差分傳輸。
08 問:差分線不做等長可以嗎?
答:不可以,差分線最重要的物理規則要求是等長。
差分線等長至關重要,因為接收端對兩條線信號進行差異運算。信號為梯形波,不等長的線會導致相位誤差,可能導致傳輸錯誤。理想信號應為波峰對波谷,但不等長線可能導致相位差異達180度,使傳輸出錯。
即使相位差較小,如30度,也會嚴重影響眼圖,使差模分量轉變為共模分量,降低共??箶_能力。因此,差分線等長是關鍵指標,通常要求誤差不超過5mil,最大允許10mil誤差。
09 問:差分對可以不同層走線嗎?
答:是可以采用上下兩層走線的方式,并且理論上這種方式比同層走線更優。首先,BGA出線更容易實現。更重要的是,通過將差分線分布在不同的層上,可以大大減小玻纖效應的影響。
然而,在實際工程中,由于加工工藝的限制,不同層的走線可能會出現隨機誤差,導致上下兩層走線無法準確重疊。這種誤差可能會對差分線的性能產生嚴重影響,因此這種走線方式有一定的缺陷。
10 問:高速PCB設計那些影響阻抗?
答:
1、線寬:阻抗線寬與阻抗成反比,線寬越細,阻抗越高,線寬越粗,阻抗越低。
2、銅箔:銅箔厚度與阻抗成反比,銅厚越厚,阻抗越低,銅厚越薄,阻抗越高。
3、線距:間距與阻抗成正比,間距越大,阻抗越大,間距越小,阻抗越小。
4、共面:阻抗線距導體的間距與阻抗成正比,間距越大,阻抗越大,間距越小,阻抗越小。
11 問:PCB制版選材那些影響阻抗?
答:
1、介質厚度:介質厚度與阻抗成正比,介質越厚則阻抗越高,介質越薄則阻抗越低。
2、介電常數:介電常數與阻抗成反比,介電常數越高,阻抗越低,介電常數越低,阻抗越高。
3、防焊厚度:防焊厚度與阻抗成反比.在一定厚度范圍內,防焊厚度越厚,阻抗越低,防焊厚度越薄,阻抗越高。
12 問:阻抗計算那個工具最方便?
答:當然是華秋DFM啦!華秋DFM阻抗工具自動生成疊層圖,支持單獨計算某條阻抗和全部計算所有阻抗,還支持反算功能,計算好的阻抗數據可以導出保存,同時導出阻抗計算圖和疊層圖方便用戶存檔。
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