阻抗控制講義

阻抗控制瀚宇博德技術(shù)支援課李維唐何謂阻抗當(dāng)導(dǎo)體中有電子訊號波形之傳播時，其電壓對電流的比值稱為“阻抗”（Impedance）。由於交流電路中混雜有其他因素如容抗、感抗等，已不再只是簡單直流電所稱的“電阻”（Resistance），故在電路中不宜再稱為“電阻”，而應(yīng)改稱為“阻抗”。單線阻抗(SingleEnd)指一般單純於單條線路上的阻抗值。差動阻抗(Differential)是指以差動訊號發(fā)送器，利用兩條線路發(fā)送出完全相同的非反向(non-inverted)及反向資料，並由差動式接收器接收。透過差動訊號方式在傳送距離，信號衰減，抗雜訊方面，都有比較好的表現(xiàn)。為何要做阻抗控制？阻抗控制的理由主因為阻抗匹配。如果傳輸線上的阻抗，與終端元件的阻抗相符，則能量可完全傳遞不受損失。為何要做阻抗控制？相反的，如果阻抗差異越大，則會造成訊號能量的反射、衰減、以及訊號到達(dá)時間的延誤，嚴(yán)重時會使訊號無法判讀、元件無法運作。影響阻抗的變因介質(zhì)層銅厚線寬與間距影響阻抗的變因(介質(zhì)層)介質(zhì)常數(shù)(Er)

或稱相對電容率。指每單位體積的絕緣物質(zhì)在每單位之電位梯度下所能儲存的靜電能量。介質(zhì)常數(shù)越高，則信號傳輸能量越多被儲存在板材中，因而造成信號不佳及傳播速率減慢。介質(zhì)常數(shù)越低則阻抗越高。影響阻抗的變因(介質(zhì)層)介質(zhì)層厚度 介質(zhì)層厚度決定線路與參考層距離，厚度越厚，離參考層越遠(yuǎn)，阻抗越高。介質(zhì)常數(shù)與介質(zhì)層厚度皆取決於不同材料，但厚度的影響遠(yuǎn)超過介質(zhì)常數(shù)。影響阻抗的變因(銅厚)銅厚主要影響線路截面積，銅厚越厚，線路面積越大，則阻抗越低。PCB板銅厚規(guī)格大致上有 1.7mil、2.0mil(外層電鍍過後)， 以及0.65mil(0.5oz)、1.3mil(1oz)影響阻抗的變因(線寬與間距)線寬同樣影響線路截面積，線寬越大，阻抗越低。由於無法蝕刻出完美的長方形截面線路，所以線路截面通常為梯形，而造成線寬有上下幅之分。原稿gerber要求的線寬指的是下幅部分。線寬上幅線寬下幅銅厚影響阻抗的變因(線寬與間距)間距主要指的是差動阻抗部分。於差動阻抗中，兩條線路中必須要有固定的間距，才能得到穩(wěn)定的阻抗值。間距越大，差動阻抗越高，但以線寬三倍為極限。影響阻抗的變因介質(zhì)常數(shù)、介質(zhì)厚度、銅厚，取決於疊構(gòu)設(shè)計，須與板厚與層別排列一併考量。有時受限於板厚及物料，而無法搭配出合適的阻抗。線寬與間距，取決於佈線設(shè)計，彈性較大。於設(shè)計之初，根據(jù)疊構(gòu)，選定好適合的線寬間距來搭配阻抗，是比較容易的。如何來計算阻抗由客戶端所得到的資訊 如果是在一開始，客戶端尚未佈好線時就開始溝通(即未決定好線寬)，那我們所要得到的必要資訊有：板厚、層別排列、阻抗控制的種類與所在層別。如何來計算阻抗例：客戶要求板厚1.2mm，6層板排列，依序為Top、Gnd、In1、In2、Vcc、Bot。阻抗控制在L1、L3、L4、L6為單線60ohm，差動100ohm。

首先以板厚為主，搭配常用的疊構(gòu)，同時列出各層厚度。以阻抗式算軟體式算阻抗介質(zhì)厚度綠漆厚度線寬上幅線寬下幅銅厚介質(zhì)常數(shù)外層單線阻抗介質(zhì)總厚度介質(zhì)厚度內(nèi)層單線阻抗線寬間距外層差動阻抗內(nèi)層差動阻抗不同的線寬間距依樣能達(dá)成相同的阻抗填入試算值，完成阻抗值建議表。如何來計算阻抗由客戶端所得到的資訊 如果已經(jīng)佈好線準(zhǔn)備要下單了，那我們所要得到的必要資訊除了上列所述外，我們還需要知道各組阻抗的線寬與間距。如果能知道這些線路在板內(nèi)的位置，我們就更能對阻抗線路做更良好的控制。如何做好阻抗控制阻抗線路要有固定的參考層 阻抗的產(chǎn)生原因之一是受到參考層遮蔽效應(yīng)。於相同層別內(nèi)的同一組阻抗線路，應(yīng)該都要有同樣的參考層。如果一條線路中，有部分沒受到銅面遮蔽的區(qū)域，阻抗值會升高，產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。

如何做好阻抗控制線路要能與鄰近的銅面區(qū)域有足夠距離。 於同層內(nèi)的線路，彼此也會互相影響，但影響力不如參考層。不過若彼此距離太近，也容易拉低阻抗值。 一般而言，線路與鄰近銅面的距離，拉遠(yuǎn)為線寬的兩倍以上，影響就會降到極低。如何做好阻抗控制線路要有一定的長度。 線路過短，本身的阻抗值在尚未穩(wěn)定期又會產(chǎn)生變更，如此的阻抗值便沒有參考意義。 一般而言，線路長度超過1inch以上的阻抗值，才有量測的價值。如何做好阻抗控制阻抗線路能做到標(biāo)示化的作用 就設(shè)計端來