PCB设计中阻抗的详细计算方法Word文档下载推荐.docx
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所以我们就想,此线宽能不能变宽一点,那么我们尝试增加S1即差分间距来增加线宽。
S1=20mil
S1=40mil
我们可以看到如果要使线宽达到4mil那么差分间距S1要达到20mil,此距离是比较大的,对布线空间要求比较严格。
所以综上所述,一般我们采取的做法实际上是有误差的,但是还是接近于计算结果的。
如果要真的严格控制,是比教难达到的,何况差分还要严格平行等间距,这在设计中都比较难实现。
下图是个实际的设计例子:
读者可以自行尝试单根50欧的计算,本文不再赘述!
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一,首先给大家介绍一下Polar软件,Polar是专业计算阻抗的软件,其版本包括:
Si6000,Si8000,及Si9000.%@6b#x,H9O+u
D/Z3m1K8{4g
二,其次给大家介绍常见的几种阻抗模型:
特性阻抗,差分阻抗,共面性阻抗.
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Y,r*W2x+R9T+l
1.外层特性阻抗模型:
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2.内层特性阻抗模型:
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3.外层差分阻抗模型:
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4.内层差分阻抗模型:
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5.共面性阻抗模型:
包括
(1)外层共面特性阻抗,
(2)内层共面特性阻抗,(3)外层共面差分阻抗,(4)内层共面差分阻抗.
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H6P:
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2v5k0}0K3[8K三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),
(m%c/K(E7i5W
每个多层板都是由芯板和半固化片通过压合而成的,普通的FR-4板材一般有:
生益,建滔,联茂等板材供应商.生益FR-4的芯板根据板厚来划分有:
0.10MM,0.15MM,,0.2MM,,0.25MM.0.3MM,0.4MM,0.5MM等,包括有H/HOZ,1/1OZ,等这里有一点需要大家特别注意:
含两位小数的板厚是指不含铜的厚度,只有一位小数指包括铜的总厚度,例如:
0.10MM1/1OZ的芯板,其0.10MM是指介质的厚度,其总厚度应为0.10MM+0.035+0.035MM=0.17MM,再如:
0.15MM1/1OZ的芯板,其总厚度是:
0.15MM+0.035MM+0.035MM=0.22MM,而0.2MM1/1OZ的芯板,其总厚度就是0.2MM,它的介质厚度应为:
0.2MM-0.035MM-0.035MM=0.13MM."
J+a#l&
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N.O
半固化片(即PP),一般包括:
106,1080,2116,7628等,其厚度为:
106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.5j(g-f.l&
[0V*|"
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当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:
2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;
1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:
1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.0g#a._2T$H-h8B;
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后续我会把一些常用的芯板以及各种组合的PP厚度汇总给大家,以便学习用Polar软件计算阻抗及层叠结构时使用!
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D$E,H6a1\四,怎样使用PolarSi9000软件计算阻抗:
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首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪些层?
其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度,或者调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求!
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R*t.k/h9T
五,举例说明怎样使用PolarSi9000计算阻抗及设计层叠结构:
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1.四层板板厚1.6MM,外层信号线要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.其设计结构详见:
4层板1.6MM阻抗设计.jpg,其中H1代表的是信号层与参考层之间的介质厚度,即L1与L2之间的厚度为3.2MIL,Er1为板材的介电常数,FR-4通常为4.2-4.6,W1称为下线宽,W2称为上线宽,一般认为W1=W+0.5MIL,W2=W-0.5MIL,S1(注意S1<
2W)为两根差分线之间的间距(指线边缘与线边缘之间距离),T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL。
Zdiff为阻抗值。
Calculate为计算按钮,各因素是可以互相推算的,例如我们要控制50欧姆的阻抗,线宽为5MIL,H1需要多少呢?
在Polar软件中找到特性阻抗模型,把相应要求值写上去,再按H1后面的Calculate为计算按钮,H1的值就计算出来了.大家可以利用Calculate为计算按钮去相互推算试一下。
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其中3.2MIL是由两张106的PP组合而来,48.42MIL指的是1.3MM1/1OZ的芯板的介质厚度,具体是这样得来:
1.3MM-0.035X2)X39.37=48.42MIL.一般层压厚度需比成品板厚小0.1MM左右,例如成品板厚1.6MM,而我们计算层压厚度一般不也许大于1.5MM,此结构的层压厚度为:
0.08MM+1.3MM+0.08MM+0.035MM(铜厚)=1.495MM.即刚好满足成品板厚1.6MM的要求。
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T0p
2.六层板板厚1.2MM,信号层要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.具体详见:
6层板1.2MM阻抗设计1.jpg和6层板1.2MM阻抗设计2.jpg,阻抗模型中H2=29.94MIL是怎样得来?
5.1+1.2+22.44+1.2=29.94MIL,其中22.44MIL即由3张7628的PP组合,0.19MMX3=0.57MMX39.37=22.44MIL,所以其层压厚度为:
0.08MMX2+0.2MMX2+0.49MM+0.035MM=1.085MM.(纠正一个错误:
层压结构中0.57MM应改为0.49MM),成品板厚才是1.2MM.0.49MM是由7628*2+2116组合.
1~.~.@/l$R六,现给大家提供PolarSi9000V7.1下载地址及安装方法:
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n#S3d9p8c5y!
w)u&
M0[
下载地址:
亮腾资讯网
{+M/o2Q!
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SI9000V7.1
阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000V7.11E1D*I4^8n2F'
v#F-o
A:
点击setup.exe安装完毕。
+g2O,P
I'
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O2q
B:
打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。
-k-C9|8y5h0gSi9000m是全新的边界元素法场效解算器,建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。
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B7F.m!
|6P#eSi9000m增加了增强型建模功能,以便预测多介质PCB层的最终阻抗,同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。
-^)U4T#Y%A5X:
p(f)T建模时常常忽略了表面涂层,Si9000m模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。
这是一种更好的解决方案,可根据电路8R/i+M4N0E0r"
H,B
板采用的特殊阻焊方法进行定制。
新的Si9000m还提取偶模阻抗和共模阻抗。
(偶模阻抗是当两条传输线对都采用相%e$v:
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Q)P3L#@
同量值、相同极性的信号驱动时,传输线一边的特性阻抗。
)在USB2.0和LVDS等高速系统中,越来越需要控制这些0J4e!
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X9y
特征阻抗。
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B/p/K9d"
I%x9k七,怎样正确选择阻抗模型:
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h3B&
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大家在计算阻抗时,首先要选择正确的阻抗模型是非常重要的!
那么怎样选择正确的阻抗模型呢?
首先我们必须了解每一个模型所代表的意思,什么情况下采用这种模型?
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K-g$O5[1L;
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1.外层特性阻抗模型:
外层特性阻抗模型是外层线路中某根线需要控制一般为50欧姆的阻抗,例如:
一个四层板,板厚1.6MM,TOP层和BOTTOM层上5MIL的线需控制50欧姆的特性阻抗.
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内层特性共面阻抗
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内层差分共面阻抗
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6层板1.2MM阻抗结构图
6层板1.2MM阻抗设计2.jpg(162.07KB,下载次数:
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6层板1.2MM阻抗示意图
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