阻抗分析教材课件

阻抗板的制作与控制福建福强精密印制线路板有限公司福建福强精密印制线路板有限公司主持：沈小丰2008年10月16日.阻抗板的制作与控制福建福强精密印制线路板有限公司主持：沈小丰1前言 印制线路随着电子设备的小型化，数字化，高频化和多功能化发展，作为电子设备中电气的互连件-PCB中的金属导线，已不仅仅只是电流流通与否的问题，而是作为信号传输线的作用。印制电路板提供的电路性能必须能够使信号传输过程中不发生反射现象，信号保持完整，降低传输损耗，起到匹配阻抗的作用，这样才能得到完整，可靠，准确，无干扰，无噪音的传输信号。所以对高频信号和高速数字信号的传输用的PCB的电气测试，不仅要检测电路的通，断和短路等是否符合要求，而且还应该测量特性阻抗(简称阻抗)是否在规定的合格范围内。现在我们厂接到阻抗板越来越多,阻抗值必须满足客户的要求。我们必须知道哪些因素会影响阻抗值，做板时哪些工序需要认真控制板的各项参数。下面就分两部份内容对阻抗作简单的介绍。第一部份为：阻抗的认识 第二部份为：工程针对阻抗板的设计方法.前言 印制线路随着电子设备的小型化，数字化，高2阻抗的认识第一部分.阻抗的认识第一部分.3了解阻抗.了解阻抗.4了解阻抗.了解阻抗.5阻抗结构（一）特性阻抗的几种典型结构：特性阻抗的几种典型结构：在一般的PCB上，通常只有在多层板的结构才有必要进行特性阻抗的控制。特性阻抗分为单端（单项）阻抗和差动（差分）阻抗，其中单端特性阻抗共有5种结构：结构一、表面微波传输结构二、表面涂层微波传输结构三、埋入式微波传输结构四、对称式带状线传输结构五、非对称式带状线传输.阻抗结构（一）特性阻抗的几种典型结构：结构一、表6结构一:表面微波传输结构此线路为一铺设在PCB表面的线路计算公式如下：Surface Microstrip.结构一:表面微波传输结构此线路为一铺设在PCB表面的线路计算7结构二:表面涂层微波传输结构计算公式如下：此线路为一铺设在PCB表面的线路，但外覆盖介质层Coated Microstrip.结构二:表面涂层微波传输结构计算公式如下：此线路为一铺设在P8结构三:埋入式微波传输结构计算公式如下：此线路为埋藏在PCB内，且仅在线路的一側有地层Embedded Microstrip.结构三:埋入式微波传输结构计算公式如下：此线路为埋藏在PCB9结构四:对称式带状线传输结构计算公式如下:此线路为埋藏在PCB内，且线路位于两地层相对称夹层中Symmetrical Stripline.结构四:对称式带状线传输结构计算公式如下:此线路为埋藏在PC10结构五:非对称式带状线传输结构计算公式如下:此线路为埋藏在PCB内，且线路位于两地层不对称夹层中Offset Stripline.结构五:非对称式带状线传输结构计算公式如下:此线路为埋藏在P11影响阻抗的因素 从上述公式化可知，PCB特性阻抗值取决于许多因素。如：线宽的宽度、厚度、介质层厚度，板材的介电常数及其它，其中：阻抗值与线宽的宽度成反比 Z*1/W 阻抗值与线宽的厚度（基铜+电镀铜）成反比 Z*1/T 阻抗值与介质层厚度成正比 Z*H 阻抗值与介电常数的平方根成反比 Z*1/（Er）1/2.影响阻抗的因素 从上述公式化可知，PCB特性阻抗12阻抗结构（二）PCB还有一种差动（差分）传输方式，是用两条匹配的线路 共用利用同一层面的参考做传输，下述6种结构为差动传输方式：结构一、差动表面微波传输 结构二、差动表面涂层微波传输 结构三、差动埋入式微波传输 结构四、差动对称式带状线传输 结构五、差动非对称式带状线传输 结构六、侧式差动带状线传输.阻抗结构（二）PCB还有一种差动（差分）传输方13结构一:差动表面微波传输结构Edge-coupled Surface Microstrip.结构一:差动表面微波传输结构Edge-coupled Sur14结构二:差动表面涂层微波传输结构Edge-coupled Coated Microstrip.结构二:差动表面涂层微波传输结构Edge-coupled C15结构三:差动埋入式微波传输结构Edge-coupled Embedded Microstrip.结构三:差动埋入式微波传输结构Edge-coupled Em16结构四:差动对称式带状线传输结构Edge-coupled Symmetrical Stripline.结构四:差动对称式带状线传输结构Edge-coupled S17结构五:差动非对称式带状线传输结构Edge-coupled Offset Stripline.结构五:差动非对称式带状线传输结构Edge-coupled 18结构六:侧式差动带状传输结构Broadside-coupled Stripline.结构六:侧式差动带状传输结构Broadside-couple19影响阻抗的因素 从上述六种差动传输结构可以看出，先前提到的影响特性阻抗的参数（如：线路的宽度、厚度，介质层厚度，板材的介电常数及其它），对差动传输同样适用，而两条线路之间的间距，也将会影响差动阻抗值。在实际应用中，PCB上的电子元件驱动两条具有相同振幅但信号极性相反的线路，在这两条线路的间隔较靠近的地方，会透过电磁耦合而相互间有较大的影响，如此，将会降低差动传输的阻抗值.影响阻抗的因素 从上述六种差动传输结构可以看出20特性阻抗的检测方法特性阻抗的检测方法 特性阻抗的检测方法有多种，如“微切片法、电路板电容测试法、时域反射仪法（TDR）及网路分仪法”。而时域反射仪法（TDR）被认为是近期检测PCB特性阻抗值性、价比合理的一种方法。时域反射仪的测试原理是送出一个非常快速的方法，经由一条高频用的同轴电缆线和一个手持式匹配阻抗的探棒进入试片，当TDR所送出的讯号在传输过程中遇到不一样的阻抗时，会有部分的反射讯号反射回TDR监测此反射讯号。因此，仪器可计算出传送讯号和接收反射讯号间的延迟时间得到TDR与不连续点的距离，而这反射讯号的振幅值则关系到各不连续点的电阻值。综上所述，TDR仪可以绘出试片整个长度的阻抗值对传送距离与接收讯号之间的曲线。.特性阻抗的检测方法 特性阻抗的检测方法有多种，21特性阻抗的检测过程特性阻抗的检测过程TDR.特性阻抗的检测过程TDR.22工程针对阻抗板的设计方法第二部分.工程针对阻抗板的设计方法第二部分.23阻抗理论值的计算 阻抗值计算软件（Polar软件）.阻抗理论值的计算 阻抗值计算软件（Polar软件）.24.25数值影响（1）阻抗值与线宽的宽度成反比：线宽每变化 0.02mm，阻抗值变化 3 4 欧（2）阻抗值与线宽的厚度（基铜+电镀铜）成反比：铜厚每变化10um，阻 抗值变化 1 2 欧（3）阻抗值与介质层厚度成正比：介质层厚度每变化0.02mm，阻 抗值变化 3 4 欧（4）阻抗值与介电常数的平方根成反比 介电常数每变化0.2，阻 抗值变化 1 2 欧（5）阻焊的厚度对阻 抗值影响不大，但半成品（蚀刻后无印阻焊）与 成品（印完 阻焊）的板阻抗值会差 5 7 欧.数值影响（1）阻抗值与线宽的宽度成反比：.26介电常数.介电常数.27阻抗软件使用的数值输入原则阻抗软件使用的数值输入原则阻抗软件使用的数值输入原则阻抗软件使用的数值输入原则 .阻抗软件使用的数值输入原则.28 关于阻抗板流程备注和测试跟进问题关于阻抗板流程备注和测试跟进问题关于阻抗板流程备注和测试跟进问题关于阻抗板流程备注和测试跟进问题.关于阻抗板流程备注和测试跟进问题.29流程卡（第一页）（第一页）.流程卡（第一页）.30流程卡（第二页）（第二页）.流程卡（第二页）.31流程卡（第三页）（第三页）.流程卡（第三页）.32单项阻抗测试条.单项阻抗测试条.33差分阻抗测试条.差分阻抗测试条.34四层单项阻抗测试条.四层单项阻抗测试条.35四层差分阻抗测试条.四层差分阻抗测试条.36六层单项阻抗测试条.六层单项阻抗测试条.37