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PCB设计如何解决阻抗不连续问题?

2020-10-24 09:41:24

深圳高都电子有限公司是一家专业从事电子产品电路板

设计的公司
(布局布线设计)PCB设计公司,主要承接多层、
高密度印刷电路板设计图板和电路板设计打样业务。然


介绍PCB设计中阻抗不连续的解决方案方法。
深圳印刷电路板设计公司
什么是阻抗?
为了澄清几个概念,我们经常看到阻抗,特征阻抗,
瞬时阻抗。严格来说,他们是不同的,但万变从未离开
它们仍然是阻抗的基本定义:
a)传输线起始处的输入阻抗简称阻抗;
b)信号在任何时候遇到的适时阻抗称为瞬时阻抗;
c)如果传输线具有恒定的瞬时阻抗,则称之为传输
传输线的特性阻抗。
特征阻抗描述了沿传输线传播的信号的瞬态阻抗
这是影响传输线电路中信号完整性的主要因素。
除非另有规定,传输线阻抗通常称为特征阻抗。影响特

征阻抗的因素有:介电常数、介电厚度和线宽
和铜箔厚度。
什么是阻抗
什么是阻抗连续性?
阻抗连续性类似:水在均匀的沟渠中稳定而突然地流动
然而,沟渠变宽了。那么水就在拐角处
震动,产生水波传播。这是由阻抗不匹配引起的结
水果。
印刷电路板设计阻抗不连续性的解决方案方法
1.渐变线
有些射频器件封装很小,贴片焊盘宽度可能小至12密耳


射频信号的线宽可能超过50毫米,因此应使用渐变线,

禁止线路
广突变。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
如果射频信号线成直角,拐角处的有效线宽会增加,阻

抗也会增加
不连续导致信号反射。为了减少不连续性,应该检查拐


加工有两种方法:切角和圆角。弧角的半径应为
足够大,一般来说,保证: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
,破坏微带线特征阻抗的连续性两种可同时采用
方法改进:一是微带线介质加厚,二是焊盘下的介质
接地层挖空可以降低焊盘的分布电容。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
尸体。信号过孔连接不同层的传输线。过孔的残桩是过


的未使用部分。过孔焊盘是连接过孔的圆环-shaped焊


连接到顶部或内部传输线。隔离盘是每个电源或接地层
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
等效电路模型是电感器的两端与接地电容器串联,例如
如下所示。
过孔等效电路模型
过孔等效电路模型
根据等效电路模型,过孔本身对地具有寄生电容,
假设过孔反焊盘的直径是D2,过孔焊盘的直径是D1,

PCB
如果板的厚度是t,板基材介常数是,过孔的寄生电
容量大约为:
过孔寄生电容
过孔寄生电容会导致信号上升时间和传输速度延长
减速,从而降低信号质量。同样,过孔也有寄生现象
电感,在高速数字印刷电路板中,寄生电感造成的危害

往往很大
寄生电容。
其寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,从而削弱整体
供电系统的滤波效果。假设l是ht的电感
的长度,d是中心孔的直径。过孔近似的寄生电感很大
小近似值:
过孔近似的寄生电感
过孔是导致射频通道阻抗不连续的重要因素之一,例如
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有:采用无盘

工艺,
选择出口方式,优化防垫直径等。优化的防垫直径为
减少阻抗不连续性的常用方法方法。因为过孔
性和孔径,垫、防垫、叠层结构、出线方式等结构
与尺寸相关,建议在每个设计中根据具体情况使用HFSS

和HFSS
Optimetrics用于优化模拟。
采用参数化模型时,建模过程非常简单。在审查期间,

有必要
PCB设计师要提供相应的仿真文件。
过孔,的直径,垫的直径,深度和反垫都会带来变化
,导致阻抗不连续、反射和插入损耗严重。
5.通孔同轴连接器
类似于过孔结构,通孔同轴连接器也具有阻抗不连续性
,所以解决方案方法与过孔的相同降低通孔同轴连接器

的阻抗
不连续方法的常见用途还有:采用无盘工艺和合适的输


线模式,优化防垫直径。
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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