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PCB设计如何解决阻抗不连续问题?

2020-10-24 08:57:12
深圳高都电子有限公司是一家专业从事电子产品电路板设计(布图布线设计)的PCB设计公司,主要承接多层高密度的PCB设计图板和电路板设计打样业务。接下来,我们将介绍印刷电路板设计阻抗不
 
连续性的解决方案
方法.
深圳印刷电路板设计公司
什么是阻抗?
首先澄清几个概念。我们经常看到阻抗,特征阻抗,瞬时阻抗。严格来说,它们是不同的,但它们仍然是阻抗的基本定义:
a)传输线开始时的输入阻抗简称为阻抗;
b)信号在任何时候遇到的适时阻抗称为瞬时阻抗;
c)如果传输线有一个恒定的瞬时阻抗,它被称为传输线的特征阻抗
特征阻抗描述了信号沿传输线,传播的瞬态阻抗,它是影响传输线电路信号完整性的主要因素。
除非另有规定,否则特性阻抗通常称为传输线阻抗。影响特征阻抗的因素包括介电常数、介电厚度、线宽和铜箔厚度。
什么是阻抗
什么是阻抗连续性?
阻抗连续相似:水在均匀的沟里稳定流动,突然沟变宽。然后水在拐角处晃动,水波扩散。这是阻抗不匹配的结果。
印刷电路板设计阻抗不连续性的解决方案方法
1.渐变线
有些射频器件封装较小,贴片焊盘宽度可能小至12mils,射频信号线宽可能大于50mils,应使用渐变线,禁止线宽突然变化。渐变线如图表明穿越渡部分的线应该不会太久
渐变线
2.角落
如果射频信号线走直角,拐角处的有效线宽会增加,阻抗会不连续,造成信号反射。为了减少不连续性,有两种角需要加工方法:切角和圆角。弧角的半径要足够大。一般来说,应确保:
R3W  .如下图所示。
角落
3.大垫子
当在50欧姆的精细微带线,上有一个大焊盘时,该大焊盘相当于分布电容,这破坏了微带线的特征阻抗的连续性。可以同时进行两个改进方法:首先,微带线电介质被加厚,其次,焊盘下面的接地
 
层被挖空,这可以减少焊盘的点数
布电容。下图。
大垫子
4.过孔
过孔是镀在电路板顶层和底层之间的通孔外面的金属圆柱体。信号过孔在不同层面上连接传输线。过孔的残桩是过孔过孔垫未使用的部分,是圆环-shaped垫把过孔连接到顶端或内传输线隔离;隔
 
磁盘是每个电源或接地层中的环形间隙,用于防止电源和接地层短路。
过孔寄生参数
过孔寄生参数
经过严格的物理理论推导和近似分析,过孔的等效电路模型可以看作是电感两端串联的接地电容,如下图所示。
过孔等效电路模型
过孔等效电路模型
根据等效电路模型,过孔本身对地有寄生电容。假设过孔反焊盘直径为D2,过孔焊盘直径为D1,PCB厚度为T,板基材介电常数为,过孔寄生电容类似于:
过孔寄生电容
过孔寄生电容会导致信号上升时间延长,传输速度减慢,从而降低信号质量。同样,过孔也有寄生电感。在高速数字PCB中,寄生电感造成的危害往往大于寄生电容。
其寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,从而削弱整个供电系统的滤波效果。假设l是过孔,电感,h是过孔,长度,d是中心钻孔直径。过孔近似的寄生电感类似于:
过孔近似的寄生电感
过孔是导致射频信道阻抗不连续的重要因素之一。如果信号频率大于1GHz,应考虑过孔的影响。
常用的降低过孔方法阻抗不连续性的方法包括采用无盘工艺、选择出线方式、优化防焊盘直径等。优化反焊盘直径是减少阻抗不连续性的常用方法方法。由于过孔特性和孔径、焊盘、防焊盘、叠层
结构、出线方式等结构尺寸相关,建议根据各设计具体情况采用HFSS和Optimetrics进行优化模拟。
采用参数化模型时,建模过程非常简单。审核过程中,要求PCB设计人员提供相应的仿真文件。
过孔,的直径、焊盘的直径、反焊盘的深度都会带来变化,导致阻抗不连续、反射和插入损耗。
PCB设计如何解决阻抗不连续问题?
5.通孔同轴连接器
与过孔结构相似,通孔同轴连接器也存在阻抗不连续性,因此解决方案方法与过孔相同。减少通孔同轴连接器方法阻抗不连续性的常用方法是采用无盘工艺、合适的出口方式和优化防焊盘直径。
印刷电路板设计打样
深圳高都;电子线路板设计能力
最大信号设计速率:10 Gbps  CML  差分信号;
最大PCB设计层数:40层;
最小线宽:2.4mil;
最小行距:2.4mil;
最小BGA引脚间距:0.4mm;
最小机械孔径:6密耳;
最小激光钻孔直径:4密耳;
最大引脚数:63000
组件最大数量:3600;
最大BGA数:48。

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