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有关硬件设计中线宽线距的那些事儿

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有关硬件设计中线宽线距的那些事儿

发布日期:2022-12-09 作者: 点击:

阻抗计算

在线宽规则设置中提到过阻抗线的概念,那么什么是阻抗线呢?我们如何知道设计当中的信号走线线宽与间距呢?这就涉及阻抗的计算。


阻抗计算的必要性

当电压、电流在传输线中传播时,特性阻抗不一致会造成所谓的信号反射现象等。在信号完整性领域里,反射、串扰、电源平面切割等问题都可以归为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来。


常见的阻抗模型

一般利用 Polar SI9000 阻抗计算工具进行阻抗计算。在计算之前需要认识常见的阻抗模型。常见的阻抗模型有特性阻抗模型、差分阻抗模型、共面性阻抗模型。阻抗模型又细分为如下几类。

(1)外层特性阻抗模型。

(2)内层特性阻抗模型。

(3)外层差分阻抗模型。

(4)内层差分阻抗模型。

(5)共面性阻抗模型。


阻抗测试仪


阻抗计算详解

1.阻抗计算的必要条件

阻抗计算的必要条件有板厚、层数(信号层数、电源层数)、板材、表面工艺、阻抗值、阻抗公差、铜厚。


2.影响阻抗的因素

影响阻抗的因素有介质厚度、介电常数、铜厚、线宽、线距、阻焊厚度。


阻抗计算实例

(1)层叠要求:板厚为 1.2mm,板材为 FR-4,层数为 6 层,内层铜厚为 1OZ,表层铜厚为 0.5OZ。

(2)根据芯板和 PP 片常见厚度参数组合,并根据层叠厚度要求,可以堆叠出的层叠结构。

(3)打开 Polar SI9000 软件,选择需要计算阻抗的阻抗模型,计算表层 50 欧姆单线阻抗线宽。根据压合层叠数据,填入相关已知参数,计算得出走线线宽 W0=6.8mil。这个是计算出比较粗的走线,有时候会基于走线难度准许阻抗存在一定的误差,所以可以根据计算得出的走线线宽来稍微调整。例如,调整计算参数走线线宽 5.5mil 时,计算阻抗 Zo=54.82。

(4)需计算内层(以第 3 层为例)90 欧姆差分阻抗走线线宽与间距,选择内层差分阻抗模型,根据压合层叠数据,填入已知参数,然后可以通过阻抗要求,调整线宽和间距,分别计算,考虑到板卡设计难度,微调阻抗在准许范围之内即可。

(5)Z终计算结果。


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关键词:线宽线距测试仪

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