使用阻抗控制来管理PCB信号完整性

在PCB设计阶段要注意阻抗控制，这一点很重要。阻抗控制涉及为PCB上的走线和传输线指定所需的阻抗。这对于高速信号尤其重要，并且可能会受到您的影响。基材，铜线宽度和布线。即使在布置好电路板并选择了材料之后，您仍需要与合同制造商（CM）合作以实现最佳设计。

什么是阻抗控制及其重要性？

我确定您从学校记得，阻抗是电路中电阻和电抗的组合。有时，您需要为网络或走线指定该阻抗以保持信号完整性。阻抗控制和匹配对于更快和更长的跟踪运行特别重要。

如果您的网需要进行阻抗控制而不是进行阻抗控制，那会发生什么？传输信号时，您需要终端阻抗与源阻抗和传输阻抗相匹配。这将允许最大量的信号功率发送到线路末端。如果传输或终端阻抗不匹配，则某些信号将被反射回迹线并使输入信号失真。某些通信协议比其他协议可以承受更多的干扰和恶化，因此您需要了解特定信号的规格。

如果走线相对较短或低频，则可能无需担心阻抗控制。“相对较短”的经验法则是，如果信号到达上升线末端花费的时间超过信号上升时间的1⁄4，则需要对其进行阻抗控制。在频率方面，如果常规尺寸的电路板的频率超过200 MHz，那么就该开始考虑阻抗匹配了。

什么影响阻抗匹配？

现在我们知道了阻抗控制的重要性，但是如何实际改变走线的阻抗呢？您可以更改两个用于阻抗控制的变量：（1）基板材料和布局，以及（2）铜的宽度和走线。

以前，当我na着水果卷时，我只对草莓味感兴趣。这告诉我材料很重要，PCB设计也没什么不同。各种基板具有影响运行阻抗的不同介电特性。层压板，内芯和预浸料之类的东西以及它们的厚度会改变走线的阻抗。如果您正在设计高速板，则需要仔细研究建议在您的频率范围内使用哪种材料。

最重要的任务是保持基材均匀。这意味着，如果将玻璃纤维与树脂一起使用，则需要确保其紧密编织，以使介电常数在整个区域内保持规则。您还需要关注特定的材料特性例如热膨胀系数（CTE）。当你的PCB升温在操作过程中，您的材料将会扩展。介电层的厚度会直接影响阻抗，而高度的增加可能会使电路板超出规格范围。

阻抗控制最明显的原因是走线本身。通常，走线的宽度会随着电介质厚度的变化而变化，以实现正确的阻抗。然而，重要的不仅仅是铜的数量。跟踪路由的位置也很重要。首先要检查的是，迹线不会跨越相邻层中的任何间隙。基板平面中的间隙表示该区域上介电常数的显着差异，这将干扰阻抗控制。

在信号层的至少一侧，您将需要坚固的电源或接地平面。单端跟踪仍具有返回其原点的返回路径，该路径试图直接在运行下面进行跟踪。实心平面将使该电流环路像差分对一样遵循原始轨迹，并减少其对阻抗的影响。说起差分对，确认它们的走线距离很近并且长度尽可能匹配。

阻抗控制制造

设计完理想的PCB之后，您可以完全放心地将其发送到CM，以确保可以实现您的设计意图，对吗？也许。一些厂商会帮你带有阻抗控制，但前提是您提供了正确的信息。您仍然需要注意材料以确保一切都在内部公差。

许多制造商允许您执行以下两项操作之一：指定介电材料，厚度和铜宽度，或指定所需的阻抗。如果您想自己进行所有计算，我相信您的CM不会抱怨。只要确保您做对了。否则，您可以让您的CM知道您想要的阻抗，它们会改变基板和走线，从而达到您的要求。只需确保在进行更改后再次检查即可，以确保没有其他影响。

在指定材料时，请记住，有些东西是标准尺寸的，所有输入都具有自己的公差。例如，FR4的介电常数在单批中会发生很大变化。如果您需要更可靠的产品，则应考虑使用更高的高速特定材料。更改某些层或材料的厚度比其他层或材料更容易。在开始设计无法构建的内容之前，请务必检查与CM的通信并了解其优势和局限性。

无论您要处理美味的果味小吃还是电路板，完整性都至关重要。长或高速走线的阻抗控制将确保您的信号完整无缺，失真最小。您可以旋转以实现此目的的两个主要旋钮是电介质材料和厚度，以及铜线宽度和布线。当涉及基材时，您的主要目标是使它们尽可能均匀。对于走线，请确保至少在侧面通过实心平面布线，避免出现间隙，并使差分对的长度保持相似。