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導(dǎo)航
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什么是電路板阻抗控制

發(fā)布日期:2020-05-19

阻抗控制(Impedance Controling)是指在電路板上的導(dǎo)體中進(jìn)行各種信號(hào)傳輸,要增加其傳輸速率必須增加其頻率,如果線路本身由于蝕刻,堆疊厚度,導(dǎo)線寬度等不同阻抗,值得改變,并且信號(hào)失真。因此,應(yīng)該將高速電路板上的導(dǎo)體的阻抗值控制在一定范圍內(nèi),稱為“阻抗控制”。

PCB走線的阻抗將由其電感性和電容性電感,電阻和電導(dǎo)率決定。影響PCB走線阻抗的主要因素是銅線的寬度,銅線的厚度,介質(zhì)的介電常數(shù),介質(zhì)的厚度,焊盤的厚度,接地路徑線和軌跡周圍的軌跡。 PCB阻抗范圍為25至120歐姆。

在實(shí)際情況下,PCB傳輸線通常由走線,一個(gè)或多個(gè)參考層以及絕緣材料組成。跡線和平板構(gòu)成控制阻抗。 PCB通常會(huì)采用多層結(jié)構(gòu),并且控制阻抗也可以通過各種方式構(gòu)造。但是,無論使用哪種方法,阻抗值都將由其物理結(jié)構(gòu)和絕緣材料的電子特性決定:

信號(hào)跡線的寬度和厚度跡線兩側(cè)的芯或預(yù)填充材料的高度跡線和平板的配置芯和預(yù)填充材料的絕緣常數(shù)。

PCB傳輸線有兩種主要形式:Microstrip差分微帶線和Stripline帶狀線。

微帶線是一種可以使用印刷電路板技術(shù)制造的電傳輸線,用于傳輸微波頻率信號(hào)。它由一個(gè)導(dǎo)電帶組成,該導(dǎo)電帶通過稱為襯底的介電層與接地層隔開。微波組件,例如天線,耦合器,濾波器,功率分配器等,可以由微帶形成,整個(gè)設(shè)備以金屬化的形式存在于基板上。

因此,微帶線比傳統(tǒng)的波導(dǎo)技術(shù)便宜得多,并且更輕,更緊湊。微帶線是由ITT實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的,它是帶狀線的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

與波導(dǎo)相比,微帶的缺點(diǎn)是通常較低的功率處理能力和較高的損耗。而且,與波導(dǎo)不同,微帶沒有被封閉,因此容易受到串?dāng)_和意外輻射的影響。

為了以最低的成本實(shí)現(xiàn),微帶器件可以構(gòu)建在普通的FR-4(標(biāo)準(zhǔn)PCB)基板上。但是,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在微波頻率下FR4中的介電損耗太高,并且介電常數(shù)沒有得到足夠嚴(yán)格的控制。由于這些原因,通常使用氧化鋁基板。

在較小的規(guī)模上,微帶傳輸線也內(nèi)置在單片微波集成電路中。

微帶線還用于高速數(shù)字PCB設(shè)計(jì)中,在這種設(shè)計(jì)中,信號(hào)需要以最小的失真從組件的一個(gè)部分路由到另一部分,并避免高串?dāng)_和輻射。

微帶線是平面?zhèn)鬏斁€的多種形式之一,其他形式包括帶狀線和共面波導(dǎo),并且可以將所有這些集成在同一襯底上。

差分微帶線(微帶線的平衡信號(hào)對(duì))通常用于高速信號(hào),例如DDR2 SDRAM時(shí)鐘,USB高速數(shù)據(jù)線,PCI Express數(shù)據(jù)線,LVDS數(shù)據(jù)線等,通常都在同一條上PCB板大多數(shù)PCB設(shè)計(jì)工具都支持這種差分對(duì)。

帶狀線是1950年代由空軍劍橋研究中心的羅伯特·巴雷特(Robert M. Barrett)發(fā)明的一種橫向電磁傳輸線介質(zhì)。帶狀線是平面?zhèn)鬏斁€的最早形式。

帶狀線電路使用一條扁平的金屬帶,該金屬帶夾在兩個(gè)平行的接地層之間?;宓慕^緣材料形成電介質(zhì)。帶的寬度,襯底的厚度和襯底的相對(duì)介電常數(shù)確定作為傳輸線的帶的特性阻抗。如圖所示,中心導(dǎo)體不必在接地平面之間均勻分布。在一般情況下,介電材料在中央導(dǎo)體的上方和下方可以不同。

為了防止有害模式的傳播,必須將兩個(gè)接地層短路在一起。這通常是通過在每一側(cè)平行于該條的一排通孔來實(shí)現(xiàn)的。

與同軸電纜一樣,帶狀線也是非色散的,并且沒有截止頻率。與微帶相比,相鄰跡線之間的良好隔離更容易實(shí)現(xiàn)。帶狀線與微帶線相比,具有增強(qiáng)的抗擾性,可抵抗輻射的RF輻射的傳播,但其傳播速度較慢。帶狀線的有效介電常數(shù)等于電介質(zhì)襯底的相對(duì)介電常數(shù),因?yàn)閮H在襯底中傳播了波。因此,帶狀線與微帶線相比具有更高的有效介電常數(shù),從而降低了波的傳播速度。

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