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                                                      傳輸線的阻抗控制介紹
                      
                (作者:上海延清電子)

            在進行PCB設計時,我們首先得對各電路模塊進行清楚分析,合理布局;并分清板上的信號線,哪些時高速信號,哪些是低速信號,哪些是時鐘信號,哪些是差分信號,哪些電源信號,哪些是敏感信號,哪些是總線信號,哪些信號有阻抗控制要求,要求的范圍是多少,誤差容值是多少?
           
          為了滿足高速信號設計要求,在PCB的布線時應盡量滿足以下幾點:
              1. 盡量減小走線長度與回流路徑以減小傳輸延時;
              2. 滿足阻抗匹配,減少信號反射;
              3. 加大布線間距,減少串擾,減少信號的其它損耗;

           
          我們一般認為,任何一信號的電路傳輸延時(Delay length of circuit)大于1/10--1/4信號上升或下降時間(Rise /fall time)時,該信號須當作傳輸線處理,它在信號傳輸時是一個分布參數系統,有別于一般的直流或低頻信號。(如圖Figure1.0所示)

                      
                          
          Figure 1.0                                              Figure 1.1

               PCB或MCB上的傳輸線結構(如Figure 1.1)所示,由傳導線(導電材料)掩埋或粘附在絕緣材料上形成,常用的絕緣材料有FR4;

              數字系統常見的兩種傳輸線為:微帶線(microstrips)與帶狀線(striplines),接下來我們將結合這兩種傳輸線對阻抗控制展開說明;
            微帶線(
          microstrips):信號傳輸參考一個平面層,通常通指外層信號;它有三種模式,1.表面微波傳輸帶(Figure1.2);   2.嵌入式微波傳輸帶(Figure1.3)  3.覆膜微波傳輸帶(Figure1.4)
                   
             
          Figure1.2                   Figure1.3                  Figure1.4

           
          帶狀線(Striplines)通常包括夾在兩個參考層和絕緣材質之間的導線跡線,它有兩種模式,1.居中/對稱帶狀線(Figure 1.5); 2.雙路(補償)帶狀線(Figure1.6) 
               
                     
                   
          Figure 1.5                           Figure 1.6
            認識了傳輸線,接下來我們要了解影響PCB跡線阻抗的主要參數:
               1. 配置
          (傳輸線的類型,PCB的層疊方式);
               2. 尺寸(跡線寬度和厚度、線路板材質的高度);
               3.
          線路板材質的絕緣常數;
           
          PCB阻抗控制測試:大部分控制阻抗的 PCB 要經歷 100% 的測試。但是,對于不容易檢測到的 PCB 跡線來說則比較困難。此外,跡線可能很短,并且可能包括許多分支,要精確地測試阻抗非常困難。出于測試目的添加額外的線路將會影響性能并占用線路板空間。PCB 測試因此通常在集成到 PCB 面板上的一兩個測試試樣上執行,而不是在 PCB 本身之上。試樣具有和主 PCB 相同的分層和跡線構造,同時和 PCB 的阻抗相同,這是非常精確的。進而測試試樣就足以確定線路板的阻抗是否正確了。
           
          PCB阻抗控制測試方法:阻抗測量通常使用時域反射計 (TDR) 來完成。TDR 通過控制阻抗線纜和探針向試樣應用快速電壓步長。任何脈沖微波中的反射都將顯示在 TDR 上,并且表示阻抗值的變化(稱為不連續性。)TDR 可以表明不連續性的位置和幅度。使用適當的軟件,TDR 可以繪制試樣的測試跡線長度上的阻抗圖。所生成的跡線特性阻抗的圖形化表示將允許在生產環境中執行此前所述的復雜測量。
            常用的阻抗控制軟件除了PCB設計軟件自帶的外,還有如:CITS27、SI8000等。

                                                            文章來源:上海延清電子科技

           

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