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为了信号完整性,怎么操控PCB的操控走线阻抗?

没有阻抗控制的话,将引发相当大的信号反射和信号失真,导致设计失败。常见的信号,如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等,均需要进行阻抗控制。阻抗控制最终需要通过PC

  没有阻抗操控的话,将引发相当大的信号反射和信号失真,导致规划失利。常见的信号,如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等,均需求进行阻抗操控。阻抗操控终究需求经过PCB规划完成,对PCB板工艺也提出更高要求,经过与PCB厂的交流,并结合EDA软件的运用,依照信号完整性要求去操控走线的阻抗。

  不同的走线方法都是能够经过核算得到对应的阻抗值。

  微带线(microstrip line)

  •它由一根带状导线与地平面构成,中心是电介质。假如电介质的介电常数、线的宽度、及其与地平面的间隔是可控的,则它的特性阻抗也是可控的,其精确度将在±5%之内。

  带状线(stripline)

  带状线便是一条置于两层导电平面之间的电介质中心的铜带。假如线的厚度和宽度,介质的介电常数,以及两层接地平面的间隔都是可控的,则线的特性阻抗也是可控的,且精度在10%之内。

  多层板的结构:

  为了很好地对PCB进行阻抗操控,首先要了解PCB的结构:

  一般咱们所说的多层板是由芯板和半固化片相互层叠压合而成的,芯板是一种硬质的、有特定厚度的、双面包铜的板材,是构成印制板的根底资料。而半固化片构成所谓的滋润层,起到粘合芯板的效果,尽管也有必定的初始厚度,但是在限制过程中其厚度会产生一些改变。

  一般多层板最外面的两个介质层都是滋润层,在这两层的外面运用独自的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规范,一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或1.4mil)三种,但经过一系列外表处理后,外层铜箔的终究厚度一般会添加将近1OZ左右。内层铜箔即为芯板双面的包铜,其终究厚度与原始厚度相差很小,但因为蚀刻的原因,一般会削减几个um。

  多层板的最外层是阻焊层,便是咱们常说的“绿油”,当然它也能够是黄色或许其它色彩。阻焊层的厚度一般不太简单精确确认,在外表无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些,但因为缺少了铜箔的厚度,所以铜箔仍是显得更杰出,当咱们用手指接触印制板外表时就能感觉到。

  当制造某一特定厚度的印制板时,一方面要求合理地挑选各种资料的参数,另一方面,半固化片终究成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构:

  PCB的参数:

  不同的印制板厂,PCB的参数会有纤细的差异,经过与电路板厂技术支持的交流,得到该厂的一些参数数据:

  表层铜箔:

  能够运用的表层铜箔资料厚度有三种:12um、18um和35um。加工完成后的终究厚度大约是44um、50um和67um。

  芯板:咱们常用的板材是S1141A,规范的FR-4,双面包铜,可选用的规范可与厂家联络确认。

  半固化片:

  规范(原始厚度)有7628(0.185mm),2116(0.105mm),1080(0.075mm),3313(0.095mm ),实践限制完成后的厚度一般会比原始值小10-15um左右。同一个滋润层最多能够运用3个半固化片,而且3个半固化片的厚度不能都相同,最少能够只用一个半固化片,但有的厂家要求有必要至少运用两个。假如半固化片的厚度不行,能够把芯板双面的铜箔蚀刻掉,再在双面用半固化片粘连,这样能够完成较厚的滋润层。

  阻焊层:

  铜箔上面的阻焊层厚度C2≈8-10um,外表无铜箔区域的阻焊层厚度C1依据外表铜厚的不同而不同,当外表铜厚为45um时C1≈13-15um,当外表铜厚为70um时C1≈17-18um。

  导线横截面:

  咱们会认为导线的横截面是一个矩形,但实践上却是一个梯形。以TOP层为例,当铜箔厚度为1OZ时,梯形的上底边比下底边短1MIL。比方线宽5MIL,那么其上底边约4MIL,下底边5MIL。上下底边的差异和铜厚有关,下表是不同情况下梯形上下底的联系。

  介电常数:半固化片的介电常数与厚度有关,下表为不同类型的半固化片厚度和介电常数参数:

  板材的介电常数与其所用的树脂资料有关,FR4板材其介电常数为4.2—4.7,而且跟着频率的添加会减小。

  介质损耗因数:电介质资料在交变电场效果下,因为发热而耗费的能量称之谓介质损耗,一般以介质损耗因数tanδ表明。S1141A的典型值为0.015。

  能确保加工的最小线宽和线距:4mil/4mil。

  阻抗核算的东西简介:

  当咱们了解了多层板的结构并把握了所需求的参数后,就能够经过EDA软件来核算阻抗。能够运用Allegro来核算,但这儿向我们引荐另一个东西Polar SI9000,这是一个很好的核算特征阻抗的东西,现在许多印制板厂都在用这个软件。

  无论是差分线仍是单端线,当核算内层信号的特征阻抗时,你会发现Polar SI9000的核算成果与Allegro仅存在着细小的距离,这跟一些细节上的处理有关,比方说导线横截面的形状。但假如是核算表层信号的特征阻抗,我主张你挑选Coated模型,而不是Surface模型,因为这类模型考虑了阻焊层的存在,所以成果会更精确。下图是用Polar SI9000核算在考虑阻焊层的情况下表层差分线阻抗的部分截图:

  因为阻焊层的厚度不易操控,所以也能够依据板厂的主张,运用一个近似的方法:在Surface模型核算的成果上减去一个特定的值,主张差分阻抗减去8欧姆,单端阻抗减去2欧姆。

  差分对走线的PCB要求

  (1)确认走线形式、参数及阻抗核算。差分对走线分外层微带线差分形式和内层带状线差分形式两种,经过合理设置参数,阻抗可利用相关阻抗核算软件(如POLAR-SI9000)核算也可利用阻抗核算公式核算。

  (2)走平行等距线。确认走线线宽及距离,在走线时要严厉依照核算出的线宽和距离,两线距离要一向坚持不变,也便是要坚持平行。平行的方法有两种: 一种为两条线走在同一线层(side-by-side),另一种为两条线走在上下相两层(over-under)。一般尽量防止运用后者即层间差分信号, 因为在PCB板的实践加工过程中,因为层叠之间的层压对准精度大大低于同层蚀刻精度,以及层压过程中的介质丢失,不能确保差分线的距离等于层间介质厚度, 会形成层间差分对的差分阻抗改变。困此主张尽量运用同层内的差分。

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