智芯文库 | PCB设计总有几个阻抗没法一连的地方 怎么办?
2021-12-31 
本文摘要:大家都知道阻抗要一连。可是,正如罗永浩所说“人生总有频频踩到大便的时候”,PCB设计也总有阻抗不能一连的时候。怎么办?特性阻抗:又称“特征阻抗”,它不是直流电阻,属于长线传输中的观点。 在高频规模内,信号传输历程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建设,会发生一个瞬间电流。

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大家都知道阻抗要一连。可是,正如罗永浩所说“人生总有频频踩到大便的时候”,PCB设计也总有阻抗不能一连的时候。怎么办?特性阻抗:又称“特征阻抗”,它不是直流电阻,属于长线传输中的观点。

在高频规模内,信号传输历程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建设,会发生一个瞬间电流。如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I,而如果信号的输出电压为V,在信号传输历程中,传输线就会等效成一个电阻,巨细为V/I,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。信号在传输的历程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不一连的结点发生反射。

影响特性阻抗的因素有:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。【1】渐变线一些RF器件封装较小,SMD焊盘宽度可能小至12mils,而RF信号线宽可能达50mils以上,要用渐变线,克制线宽突变。渐变线如图所示,过渡部门的线不宜太长。

【2】拐角RF信号线如果走直角,拐角处的有效线宽会增大,阻抗不一连,引起信号反射。为了减小不一连性,要对拐角举行处置惩罚,有两种方法:切角和圆角。圆弧角的半径应足够大,一般来说,要保证:R>3W。

如图右所示。【3】大焊盘当50欧细微带线上有大焊盘时,大焊盘相当于漫衍电容,破坏了微带线的特性阻抗一连性。可以同时接纳两种方法改善:首先将微带线介质变厚,其次将焊盘下方的地平面挖空,都能减小焊盘的漫衍电容。

如下图。【4】过孔过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。

信号过孔毗连差别层上的传输线。过孔残桩是过孔上未使用的部门。过孔焊盘是圆环状垫片,它们将过孔毗连至顶部或内部传输线。隔离盘是每个电源或接地层内的环形清闲,以防止到电源和接地层的短路。

过孔的寄生参数若经由严格的物理理论推导和近似分析,可以把过孔的等效电路模型为一个电感两头各串联一个接地电容,如图1所示。过孔的等效电路模型从等效电路模型可知,过孔自己存在对地的寄生电容,假设过孔反焊盘直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容巨细近似于:过孔的寄生电容可以导致信号上升时间延长,传输速度减慢,从而恶化信号质量。同样,过孔同时也存在寄生电感,在高速数字PCB中,寄生电感带来的危害往往大于寄生电容。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的孝敬,从而削弱整个电源系统的滤波效用。

假设L为过孔的电感,h为过孔的长度,d为中心钻孔的直径。过孔近似的寄生电感巨细近似于:过孔是引起RF 通道上阻抗不一连性的重要因素之一,如果信号频率大于1GHz,就要思量过孔的影响。减小过孔阻抗不一连性的常用方法有:接纳无盘工艺、选择出线方式、优化反焊盘直径等。

优化反焊盘直径是一种最常用的减小阻抗不一连性的方法。由于过孔特性与孔径、焊盘、反焊盘、层叠结构、出线方式等结构尺寸相关,建议每次设计时都要凭据详细情况用HFSS和Optimetrics举行优化仿真。当接纳参数化模型时,建模历程很简朴。

在审查时,需要PCB设计人员提供相应的仿真文档。过孔的直径、焊盘直径、深度、反焊盘,都市带来变化,造成阻抗不一连性,反射和插入损耗的严重水平。

【5】通孔同轴毗连器与过孔结构类似,通孔同轴毗连器也存在阻抗不一连性,所以解决方法与过孔相同。减小通孔同轴毗连器阻抗不一连性的常用方法同样是:接纳无盘工艺、合适的出线方式、优化反焊盘直径。| 泉源:EDN电子技术设计*免责声明:文章内容系作者小我私家看法,本平台转载仅供学习交流,如果有任何异议,接待联系国际第三代半导体众联空间。更多精彩内容,敬请关注:微信民众号 casazlkj。


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