如何解決PCB阻抗不連續(xù)問(wèn)題

時(shí)間：2022-05-30作者：深圳市造物工場(chǎng)科技有限公司瀏覽：136

作為PCB設(shè)計(jì)工程師，大家都知道阻抗要連續(xù)。PCB設(shè)計(jì)也總有阻抗不能連續(xù)的時(shí)候，這時(shí)候該怎么辦呢？




關(guān)于阻抗

先來(lái)澄清幾個(gè)概念，我們經(jīng)常會(huì)看到阻抗、特性阻抗、瞬時(shí)阻抗。嚴(yán)格來(lái)講，他們是有區(qū)別的，但是萬(wàn)變不離其宗，它們?nèi)匀皇亲杩沟幕径x：




1、將傳輸線(xiàn)始端的輸入阻抗簡(jiǎn)稱(chēng)為阻抗；

2、將信號(hào)隨時(shí)遇到的及時(shí)阻抗稱(chēng)為瞬時(shí)阻抗；

3、如果傳輸線(xiàn)具有恒定不變的瞬時(shí)阻抗，就稱(chēng)之為傳輸線(xiàn)的特性阻抗。


特性阻抗描述了信號(hào)沿傳輸線(xiàn)傳播時(shí)所受到的瞬態(tài)阻抗，這是影響傳輸線(xiàn)電路中信號(hào)完整性的一個(gè)主要因素。


如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，一般用特性阻抗來(lái)統(tǒng)稱(chēng)傳輸線(xiàn)阻抗。影響特性阻抗的因素有：介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線(xiàn)寬、銅箔厚度。




 

什么是阻抗連續(xù)

阻抗連續(xù)類(lèi)似：水在一條均勻的水溝里穩(wěn)定的流動(dòng)，突然水溝來(lái)個(gè)轉(zhuǎn)折并且加寬了。那么水在拐彎的地方就會(huì)晃動(dòng)，并且產(chǎn)生水波傳播。這就是阻抗不匹配導(dǎo)致的結(jié)果。




阻抗不連續(xù)解決方案




01 漸變線(xiàn)

一些RF器件封裝較小，SMD焊盤(pán)寬度可能小至12mils，而RF信號(hào)線(xiàn)寬可能達(dá)50mils以上，要用漸變線(xiàn)，禁止線(xiàn)寬突變。漸變線(xiàn)如圖所示，過(guò)渡部分的線(xiàn)不宜太長(zhǎng)。







 




02 拐角

RF信號(hào)線(xiàn)如果走直角，拐角處的有效線(xiàn)寬會(huì)增大，阻抗不連續(xù)，引起信號(hào)反射。為了減小不連續(xù)性，要對(duì)拐角進(jìn)行處理，有兩種方法：切角和圓角。圓弧角的半徑應(yīng)足夠大，一般來(lái)說(shuō)，要保證：R>3W。如下圖所示。




 

03 大焊盤(pán)

當(dāng)50歐細(xì)微帶線(xiàn)上有大焊盤(pán)時(shí)，大焊盤(pán)相當(dāng)于分布電容，破壞了微帶線(xiàn)的特性阻抗連續(xù)性?？梢酝瑫r(shí)采取兩種方法改善：首先將微帶線(xiàn)介質(zhì)變厚，其次將焊盤(pán)下方的地平面挖空，都能減小焊盤(pán)的分布電容。如下圖。




 




04 過(guò)孔

過(guò)孔是鍍?cè)陔娐钒?*層與底層之間的通孔外的金屬圓柱體。信號(hào)過(guò)孔連接不同層上的傳輸線(xiàn)。過(guò)孔殘樁是過(guò)孔上未使用的部分。過(guò)孔焊盤(pán)是圓環(huán)狀墊片，它們將過(guò)孔連接至**部或內(nèi)部傳輸線(xiàn)。隔離盤(pán)是每個(gè)電源或接地層內(nèi)的環(huán)形空隙，以防止到電源和接地層的短路。




 

過(guò)孔的寄生參數(shù)

若經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的物理理論推導(dǎo)和近似分析，可以把過(guò)孔的等效電路模型為一個(gè)電感兩端各串聯(lián)一個(gè)接地電容，如下圖所示。







過(guò)孔的等效電路模型

從等效電路模型可知，過(guò)孔本身存在對(duì)地的寄生電容，假設(shè)過(guò)孔反焊盤(pán)直徑為D2，過(guò)孔焊盤(pán)的直徑為D1，PCB板的厚度為T(mén)，板基材介電常數(shù)為ε，則過(guò)孔的寄生電容大小近似于：




 




過(guò)孔的寄生電容可以導(dǎo)致信號(hào)上升時(shí)間延長(zhǎng)，傳輸速度減慢，從而惡化信號(hào)質(zhì)量。


同樣，過(guò)孔同時(shí)也存在寄生電感，在高速數(shù)字PCB中，寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容。


它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn)，從而減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。假設(shè)L為過(guò)孔的電感，h為過(guò)孔的長(zhǎng)度，d為中心鉆孔的直徑。過(guò)孔近似的寄生電感大小近似于：




 








深圳市造物工場(chǎng)科技有限公司專(zhuān)注于等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 造物焦點(diǎn)丨美國(guó)再次調(diào)查華為/蘋(píng)果遭俄羅斯重罰/滴滴遭罰款80億

  # 時(shí)事熱點(diǎn) EVENT HOTSPOT① 美國(guó)芯片法案通過(guò)?據(jù)較新消息，在美國(guó)參議院本周二的初步投票中，以64票對(duì)34票通過(guò)了520億美元芯片法案，但該法案仍需要額外的投票輪次才能較終在會(huì)議廳獲得通過(guò)。至于該法案的細(xì)節(jié)仍在制定中。（來(lái)源：半導(dǎo)體技術(shù)天地）② 突發(fā)！美國(guó)再次調(diào)查華為！?據(jù)外媒報(bào)道，有消息人士透露，美國(guó)**正在對(duì)華為展開(kāi)調(diào)查！原因是擔(dān)心安裝了華為設(shè)備的美國(guó)信號(hào)**

• PCB加工生產(chǎn)的五大要求

  1、PCB尺寸【背景說(shuō)明】PCB的尺寸受限于電子加工生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的能力，因此，在產(chǎn)品系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合適的PCB尺寸。（1）SMT設(shè)備可貼裝的較大PCB尺寸源于PCB板料的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，大多數(shù)為20″×24″，即508mm×610mm（導(dǎo)軌寬度）（2）推薦尺寸是SMT生產(chǎn)線(xiàn)各設(shè)備比較匹配的尺寸，有利于發(fā)揮各設(shè)備的生產(chǎn)效率，消除設(shè)備瓶頸。（3）對(duì)于小尺寸的PCB應(yīng)該設(shè)計(jì)成拼版，以提高整條生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效

• PCB疊層設(shè)計(jì)需遵循的8大原則

  在設(shè)計(jì)PCB（印制電路板）時(shí)，需要考慮的一個(gè)較基本的問(wèn)題就是實(shí)現(xiàn)電路要求的功能需要多少個(gè)布線(xiàn)層、接地平面和電源平面。而印制電路板的布線(xiàn)層、接地平面和電源平面的層數(shù)的確定與電路功能、信號(hào)完整性、EMI、EMC、制造成本等要求有關(guān)。對(duì)于大多數(shù)的設(shè)計(jì)，PCB的性能要求、目標(biāo)成本、制造技術(shù)和系統(tǒng)的復(fù)雜程度等因素存在許多相互沖突的要求，PCB的疊層設(shè)計(jì)通常是在考慮各方面的因素后折中決定的。高速數(shù)字電路和射頻

• 有了這一篇，修PCB再也不用看圖紙了（上）

  有了這一篇，修PCB再也不用看圖紙了（上）一、怎樣維修無(wú)圖紙電路板？1.要“胸有成圖” ?要徹底弄懂一些典型電路的原理，爛熟于心。圖紙是死的，腦袋里的思想是活的，可以類(lèi)比，可以推理，可以舉一反三，一通百通。比如開(kāi)關(guān)電源，總離不開(kāi)振蕩電路、開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器這些，檢查時(shí)要檢查電路有沒(méi)有起振，電容有沒(méi)有損壞，各三極管、二極管有沒(méi)有損壞，不管碰到什么開(kāi)關(guān)電源，操作起來(lái)都差不多，不必強(qiáng)求有電路圖