快点PCB∣你知道多少阻抗控制？

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1、阻抗控制概念介绍

为区别直流电(DC)的电阻，把交流电所遇到的阻力称为阻抗(Z0)，包括电阻(R)、感抗(XC)和容抗(XL)。

特性阻抗又称“特征阻抗”。是指在某一频率下，传输信号线中(也就是我们制作的线路板的铜线)，相对某一参考层(也就是常说的屏蔽层、影射层或参考层)，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它实际上是电阻抗、电感抗、电容抗等一个矢量总和。

2、控制PCB特性阻抗的意义

PCB在电子产品中不仅起电流导通的作用,同时也起信号传送的作用;

电子产品的高频、高速化，要求PCB提供的电路性能必须保证信号在传输过程中不发生反射，保持信号完整、不失真；

特性阻抗是解决信号完整性问题的核心所在；

电子设备（如电脑、通信交换机等）操作时，驱动元件(Driver)所发出的信号，需通过PCB信号线到达接收元件（Receiver）。为保证信号完整性，要求PCB的信号线的特性阻抗（Z0）必须与头尾元件的“电子阻抗”匹配；

当传输线≥1/3上升时间长度时，信号会发生反射，须考虑特性阻抗。

3、影响特性阻抗的因素

介质介电常数，与特性阻抗值成反比(Er)，下图为常规的板材参数:

线路层与接地层(或外层)间介质厚度,与特性阻抗值成正比(H),下图为常规的板材参数:

阻抗线线底宽度(下端W1);线面(上端W2)宽度,与特性阻抗成反比。

铜厚,与特性阻抗值成反比(T)

相邻线路与线路之间的间距,与特性阻抗值成正比（差分阻抗）(S)

基材阻焊厚度,与阻抗值成反比(C)

4、影响阻抗的工艺因素

由于蚀刻原因，在铜厚>2oz时对阻抗影响很大，一般无法控制阻抗。

设计中没有铜和线的层面空白在生产时需要用固化片去填充，在计算阻抗时就不能直接代用板材供应商提供的介质厚度，而需要减去固化片填充这些空白地方的厚度，这就是自己计算的阻抗和生产厂家结果不一致的主要原因之一。

5、阻抗的计算

阻抗的计算是相对比较繁琐的，但我们可以总结一些经验值帮助提高计算效率。对于常用的FR4，50ohm的微带线，线宽一般等于介质厚度的2倍；50ohm的带状线，线宽等于两平面间介质总厚度的二分之一，这可以帮我们快速锁定线宽范围，注意一般计算出来的线宽比该值小些。

除了提升计算效率，我们还要提高计算精度。大家是不是经常遇到自己算的阻抗和板厂算的不一致呢？有人会说这有什么关系，直接让板厂调啊。但会不会有板厂调不了，让你放松阻抗管控的情况呢？要做好产品还是一切尽在自己的掌握比较好。

以下提出几点设计叠层算阻抗时的注意事项供大家参考：

a，线宽宁愿宽，不要细。这是什么意思呢？因为我们知道制程里存在细的极限，宽是没有极限的。如果到时候为了调阻抗把线宽调细而碰到极限时那就麻烦了，要么增加成本，要么放松阻抗管控。所以在计算时相对宽就意味着目标阻抗稍微偏低，比如单线阻抗50ohm，我们算到49ohm就可以了，尽量不要算到51ohm。

b，整体呈现一个趋势。我们的设计中可能有多个阻抗管控目标，那么就整体偏大或偏小，不要100ohm的偏大，90ohm的偏小。

c，考虑残铜率和流胶量。当半固化片一边或两边是蚀刻线路时，压合过程中胶会去填补蚀刻的空隙处，这样两层间的胶厚度时间会减小，残铜率越小，填的越多，剩下的越少。所以如果你需要的两层间半固化片厚度是5mil，要根据残铜率选择稍厚的半固化片。

d，指定玻布和含胶量。看过板材datasheet的工程师都知道不同的玻布，不同的含胶量的半固化片或芯板的介电系数是不同的，即使是差不多高度的也可能是3.5和4的差别，这个差别可以引起单线阻抗3ohm左右的变化。另外玻纤效应和玻布开窗大小密切相关，如果你是10Gbps或更高速的设计，而你的叠层又没有指定材料，板厂用了单张1080的材料，那就可能出现信号完整性问题。