专业高精密PCB电路板研发生产厂家

微波电路板·高频板·高速电路板·双面多层板·HDI电路板·软硬结合板

报价/技术支持·电话:0755-23200081邮箱:sales@ipcb.cn

常见问题

常见问题

PCB设计为什么需要控阻抗?不控阻抗对我们的电路有什么影响?
2023-09-14
浏览次数:636
分享到:

高速PCB设计是为什么需要控阻抗呢,哪些信号需要控阻抗以及不控阻抗对我们的电路有什么影响呢?阻抗匹配,主要用于传输线上,以此来达到所有高频的微波信号均能传递至负载点的目的,且不再有信号反射回来源点,使我们传输线的输入段与输出端处于阻抗匹配状态,简称为阻抗匹配。阻抗类型有五种:

PCB阻抗

特性阻抗

在计算机,无线通讯等电子信息产品中, 高速PCB板的线路中传输的能量, 是一种由电压与时间所构成的方形波信号,它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。


差动阻抗

驱动端输入极性相反的两个同样信号波形,分别由两根差动线传送,在接收端这两个差动信号相减。差动阻抗就是两线之间的阻抗。


奇模阻抗

两线中一线对地的阻抗Zoo,两线阻抗值是一致。


偶模阻抗

驱动端输入极性相同的两个同样信号波形, 將两线连在一起时的阻抗Zcom。


共模阻抗

两线中一线对地的阻抗Zoe,两线阻抗值是一致,通常比奇模阻抗大。


为什么要做阻抗匹配?

在低速的PCB设计当中可以不做阻抗匹配,但是在高速PCB设计中要得到完整、可靠、精确、无干扰、噪音的传输信号。就必须保证印刷电路板提供的电路性能保证信号在传输过程中不发生反射现象,信号完整,传输损耗低,起到匹配阻抗的作用,若关键的信号没有达到阻抗匹配,可能会导致信号的反射 反弹损耗等,原本良好的信号波形会变形,这将会直接影响到我们的电路的性能甚至功能。那么影响阻抗的因素有哪些?


Er-介电常数:

不同板材的介电常数也有区别。目前的常见的板材有纸基板(俗称纸板,胶板,V0板,阻燃板等等)环氧玻纤布基板(俗称:环氧板,玻纤板,纤维板,FR4)复合基板(俗称:粉板等,cem-1板材某些地方也叫22F),目前大多数板料选用FR-4,该种材料的介电常数特性为随着加载频率的不同而变化,在使用频率为1GHZ以下的其介电常数为4.2左右,1.5-2.0GHZ的使用频率下会略有下降,所以在我们实际应用需要注意产品的使用频率。


H-介质厚度:

该因素对阻抗控制的影响最大,如对阻抗的精确度要求很高,所以这部分的设计应力求精准,FR-4介质厚度的组成是由各种半固化片组合而成的通常我们的介质又分为内层芯板的介质厚度和多层板中压合的介质厚度。


W-走线宽度:

在我们设计当中不同的线宽对我们的阻抗也会有影响,通常会根据实际情况对阻抗进行分析计算,从而得到合适的线宽。


T-走线厚度:

通常减小线厚可以增大阻抗,增大线厚可以减小阻抗。


PCB线路板为什么要做阻抗?

PCB线路板阻抗是指电阻和对电抗的参数,对交流电所起着阻碍作用。在PCB线路板生产中,阻抗处理是必不可少的。原因如下:


1、PCB线路(板底)要考虑接插安装电子元件,接插后考虑导电性能和信号传输性能等问题,所以就会要求阻抗越低越好。

2、PCB线路板在生产过程中要经历沉铜、电镀锡(或化学镀,或热喷锡)、接插件焊锡等工艺制作环节,而这些环节所用的材料都必须保证电阻率低,才能保证线路板的整体阻抗达到产品质量要求,并能正常运行。

3、PCB线路板的镀锡是整个线路板制作中最容易出现问题的地方,是影响阻抗的关键环节。化学镀锡层最大的缺陷就是易变色既易氧化或潮解、钎焊性差,会导致线路板难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定。

4、PCB线路板中的导体中会有各种信号传递。为提高其传输速率而必须提高其频率时,线路本身如果因蚀刻、叠层厚度、导线宽度等因素不同,将会造成阻抗值的变化,使其信号失真,导致线路板使用性能下降,所以就需要控制阻抗值在一定范围内。


阻抗对于PCB电路板的意义

化学镀锡层最致命的弱点就是易变色(即易氧化或潮解)、钎焊性差导致难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定、易长锡须,导致PCB线路短路以至烧毁或着火事件。


因为PCB线路板的主体线路是铜箔,在铜箔的焊点上就是镀锡层,而电子元件就是通过焊锡膏(或焊锡线)焊接在镀锡层上面的。


事实上,焊锡膏在融熔状态焊接到电子元件和锡镀层之间的是金属锡即导电良好的金属单质,所以可以简单扼要地指出,电子元件是通过锡镀层再与高速PCB底的铜箔连接的,所以锡镀层的纯洁性及其阻抗是关键。


未有接插电子元件之前,我们直接用仪器去检测阻抗时,其实仪器探头(或称为表笔)两端也是通过先接触PCB板底的铜箔表面的锡镀层,再与PCB板底的铜箔来连通电流的,所以锡镀层是关键。它是影响阻抗的关键和影响PCB整板性能的关键,也是易于被忽略的关键。


除金属单质外,其化合物均是电的不良导体或甚至不导电的这也是造成线路中存在分布容量或传布容量的关键,所以锡镀层中存在这种似导电而非导电的锡的化合物或混合物时,其现成电阻率或未来氧化、受潮所发生电解反应后的电阻率及其相应的阻抗是相当高的,足以影响数字电路中的电平或信号传输,而且其特征阻抗也不相一致。所以会影响该线路板及其整机的性能。


总的来说PCB板底上的镀层物质和性能是影响PCB整板特征阻抗的最主要原因和最直接的原因,但又由于其具有随着镀层老化及受潮电解的变化性,所以其阻抗产生的忧患影响变得更加隐性和多变性。 其隐蔽的主要原因在于:第一不能被肉眼所见包括其变化,第二不能被恒常测得,因为其有随着时间和环境湿度的改变而变的特性,所以易被人忽略。爱彼电路(iPcb®)是专业高精密PCB电路板研发生产厂家,可批量生产4-46层pcb板,电路板,线路板,高频板,高速板,HDI板,pcb线路板,高频高速板,双面,多层线路板,hdi电路板,混压电路板,高频电路板,软硬结合板等


X

截屏,微信识别二维码

微信号:IPcb-cn

(点击微信号复制,添加好友)

  打开微信

微信号已复制,请打开微信添加咨询详情!