控制阻抗簡(jiǎn)介

    隨著 PCB 信號(hào)切換速度不斷增長(zhǎng)，當(dāng)今的 PCB 設(shè)計(jì)廠商需要理解和控制 PCB 線路的阻抗。相應(yīng)于現(xiàn)代數(shù)位電路較短的信號(hào)傳輸時(shí)間和較高的時(shí)鐘速率，PCB 線路不再是簡(jiǎn)單的連接，而是傳輸線路。

什么是控制阻抗？

    可能 常見的控制阻抗元件例子是連接無線設(shè)備或電視接收天線的饋線。天線饋線通常使用"扁平雙纜"的纜線形式（一般隨 VHF 廣播接收器提供）或低衰減的同軸電纜。無論採(cǎi)用哪一種形式，饋線的阻抗都是由物理尺寸和纜線材質(zhì)控制的。

您可以將 PCB 線路當(dāng)做較短的纜線，精準(zhǔn)的說，就是連接按裝於電路板上的各裝置，其中的 PCB 線路類似同軸電纜內(nèi)部的導(dǎo)體，承載信號(hào)並與其返回路徑（本例中是接地層）藉由線路板材作絕緣。在微波傳輸帶配置下，這一情況如圖 1 中的微條型之切片顯示所示。

線路寬度 W 和 W1、厚度 T 和板材高度 H 以及介電常數(shù) Er 都必須嚴(yán)格控制。表面上的焊點(diǎn)將略微減小，阻抗因此經(jīng)常採(cǎi)用如圖 2 顯示的更加容?A測(cè)的條線型配置。

為什么需要控制阻抗？

接收天線擁有自然的或特性阻抗，電子理論表明?了使天線將 大的功率傳輸給接收器（確保電子信號(hào)的完整性），饋線和接收器的阻抗都應(yīng)該和天線相匹配。換而言之，在信號(hào)從其來源到目標(biāo)的傳輸過程中，信號(hào)應(yīng)呈現(xiàn)於固定的阻抗上。如果出現(xiàn)不匹配的情況，則將只能發(fā)送部分信號(hào)，其餘的信號(hào)將被反射回到信號(hào)源（使信號(hào)減弱）。纜線設(shè)計(jì)廠商因此要特別確保線纜長(zhǎng)度和材質(zhì)特性的精度和一致性。於較高的信號(hào)切換速度，必須考慮纜線的電子特性，例如電容和電感，而且也不能將纜線視為簡(jiǎn)單的導(dǎo)線。設(shè)計(jì)用於高速信號(hào)的纜線時(shí)考慮了這些因素時(shí)之線纜應(yīng)該稱為傳輸線路。

PCB 上的控制阻抗

同樣，隨著 PCB 上的信號(hào)切換速度的不斷增長(zhǎng)，承載信號(hào)的線路之電子特性將變得愈加重要。PCB 線路的阻抗由以下因素控制

• 結(jié)構(gòu)
• 尺寸（線路寬度和厚度、板材的高度）
• 板材質(zhì)的介電常數(shù)

在纜線時(shí)，當(dāng)信號(hào)遇到由材質(zhì)或幾何尺寸上的改變引起的阻抗變化時(shí)，部分信號(hào)將被反射回去，部分信號(hào)被傳送到目標(biāo)。這些反射可能導(dǎo)致信號(hào)失常，進(jìn)而降低電路的性能（例如低增益、雜訊和隨機(jī)錯(cuò)誤。）線路板設(shè)計(jì)廠商在實(shí)際中將指定線路板線路的阻抗值和誤差，並依靠 PCB 製造商來遵循相應(yīng)的規(guī)範(fàn)。

測(cè)試PCB

大部分控制阻抗的 PCB 要經(jīng)歷 的測(cè)試。但是，對(duì)於不容易檢測(cè)到的 PCB 線路來說則比較困難。此外，線路可能很短，並且可能括許多分支，要精確地測(cè)試阻抗非常困難。出於測(cè)試目的添加額外的線路將會(huì)影響性能並佔(zhàn)用線路板空間。PCB 測(cè)試因此通常在集成到 PCB 面板上的一兩個(gè)測(cè)試樣板上執(zhí)行，而不是在 PCB 本身之上。樣板具有和主 PCB 相同的板層和線路構(gòu)造，同時(shí)和 PCB 的阻抗相同，這是非常精確的。進(jìn)而測(cè)試試樣就足以確定線路板的阻抗是否正確了。

測(cè)量控制阻抗

阻抗測(cè)量通常使用時(shí)域反射計(jì) (TDR) 來完成。TDR 通過控制阻抗的導(dǎo)線和探棒至樣板送出快速電壓脈波。脈衝波形中的任何反射都將顯示在 TDR 上，並且表示阻抗值的變化（稱?不連續(xù)性。）TDR 可以表明不連續(xù)性的位置和幅度。使用適當(dāng)?shù)能涹w，TDR 可以繪製樣板之測(cè)試線路長(zhǎng)度上的阻抗曲線。所生成的線路特性阻抗的圖形，表示將允許在生產(chǎn)環(huán)境中執(zhí)行此前所述的複雜測(cè)量 。