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PCB設(shè)計(jì)如何解決阻抗不連續(xù)問題?

2020-10-24 08:57:12
深圳高都電子有限公司是一家專業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設(shè)計(jì)(布圖布線設(shè)計(jì))的PCB設(shè)計(jì)公司,主要承接多層高密度的PCB設(shè)計(jì)圖板和電路板設(shè)計(jì)打樣業(yè)務(wù)。接下來,我們將介紹印刷電路板設(shè)計(jì)阻抗不
 
連續(xù)性的解決方案
方法.
深圳印刷電路板設(shè)計(jì)公司
什么是阻抗?
首先澄清幾個(gè)概念。我們經(jīng)??吹阶杩?,特征阻抗,瞬時(shí)阻抗。嚴(yán)格來說,它們是不同的,但它們?nèi)匀皇亲杩沟幕径x:
a)傳輸線開始時(shí)的輸入阻抗簡稱為阻抗;
b)信號(hào)在任何時(shí)候遇到的適時(shí)阻抗稱為瞬時(shí)阻抗;
c)如果傳輸線有一個(gè)恒定的瞬時(shí)阻抗,它被稱為傳輸線的特征阻抗
特征阻抗描述了信號(hào)沿傳輸線,傳播的瞬態(tài)阻抗,它是影響傳輸線電路信號(hào)完整性的主要因素。
除非另有規(guī)定,否則特性阻抗通常稱為傳輸線阻抗。影響特征阻抗的因素包括介電常數(shù)、介電厚度、線寬和銅箔厚度。
什么是阻抗
什么是阻抗連續(xù)性?
阻抗連續(xù)相似:水在均勻的溝里穩(wěn)定流動(dòng),突然溝變寬。然后水在拐角處晃動(dòng),水波擴(kuò)散。這是阻抗不匹配的結(jié)果。
印刷電路板設(shè)計(jì)阻抗不連續(xù)性的解決方案方法
1.漸變線
有些射頻器件封裝較小,貼片焊盤寬度可能小至12mils,射頻信號(hào)線寬可能大于50mils,應(yīng)使用漸變線,禁止線寬突然變化。漸變線如圖表明穿越渡部分的線應(yīng)該不會(huì)太久
漸變線
2.角落
如果射頻信號(hào)線走直角,拐角處的有效線寬會(huì)增加,阻抗會(huì)不連續(xù),造成信號(hào)反射。為了減少不連續(xù)性,有兩種角需要加工方法:切角和圓角?;〗堑陌霃揭銐虼?。一般來說,應(yīng)確保:
R3W  .如下圖所示。
角落
3.大墊子
當(dāng)在50歐姆的精細(xì)微帶線,上有一個(gè)大焊盤時(shí),該大焊盤相當(dāng)于分布電容,這破壞了微帶線的特征阻抗的連續(xù)性??梢酝瑫r(shí)進(jìn)行兩個(gè)改進(jìn)方法:首先,微帶線電介質(zhì)被加厚,其次,焊盤下面的接地
 
層被挖空,這可以減少焊盤的點(diǎn)數(shù)
布電容。下圖。
大墊子
4.過孔
過孔是鍍?cè)陔娐钒屙攲雍偷讓又g的通孔外面的金屬圓柱體。信號(hào)過孔在不同層面上連接傳輸線。過孔的殘樁是過孔過孔墊未使用的部分,是圓環(huán)-shaped墊把過孔連接到頂端或內(nèi)傳輸線隔離;隔
 
磁盤是每個(gè)電源或接地層中的環(huán)形間隙,用于防止電源和接地層短路。
過孔寄生參數(shù)
過孔寄生參數(shù)
經(jīng)過嚴(yán)格的物理理論推導(dǎo)和近似分析,過孔的等效電路模型可以看作是電感兩端串聯(lián)的接地電容,如下圖所示。
過孔等效電路模型
過孔等效電路模型
根據(jù)等效電路模型,過孔本身對(duì)地有寄生電容。假設(shè)過孔反焊盤直徑為D2,過孔焊盤直徑為D1,PCB厚度為T,板基材介電常數(shù)為,過孔寄生電容類似于:
過孔寄生電容
過孔寄生電容會(huì)導(dǎo)致信號(hào)上升時(shí)間延長,傳輸速度減慢,從而降低信號(hào)質(zhì)量。同樣,過孔也有寄生電感。在高速數(shù)字PCB中,寄生電感造成的危害往往大于寄生電容。
其寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn),從而削弱整個(gè)供電系統(tǒng)的濾波效果。假設(shè)l是過孔,電感,h是過孔,長度,d是中心鉆孔直徑。過孔近似的寄生電感類似于:
過孔近似的寄生電感
過孔是導(dǎo)致射頻信道阻抗不連續(xù)的重要因素之一。如果信號(hào)頻率大于1GHz,應(yīng)考慮過孔的影響。
常用的降低過孔方法阻抗不連續(xù)性的方法包括采用無盤工藝、選擇出線方式、優(yōu)化防焊盤直徑等。優(yōu)化反焊盤直徑是減少阻抗不連續(xù)性的常用方法方法。由于過孔特性和孔徑、焊盤、防焊盤、疊層
結(jié)構(gòu)、出線方式等結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān),建議根據(jù)各設(shè)計(jì)具體情況采用HFSS和Optimetrics進(jìn)行優(yōu)化模擬。
采用參數(shù)化模型時(shí),建模過程非常簡單。審核過程中,要求PCB設(shè)計(jì)人員提供相應(yīng)的仿真文件。
過孔,的直徑、焊盤的直徑、反焊盤的深度都會(huì)帶來變化,導(dǎo)致阻抗不連續(xù)、反射和插入損耗。
PCB設(shè)計(jì)如何解決阻抗不連續(xù)問題?
5.通孔同軸連接器
與過孔結(jié)構(gòu)相似,通孔同軸連接器也存在阻抗不連續(xù)性,因此解決方案方法與過孔相同。減少通孔同軸連接器方法阻抗不連續(xù)性的常用方法是采用無盤工藝、合適的出口方式和優(yōu)化防焊盤直徑。
印刷電路板設(shè)計(jì)打樣
深圳高都;電子線路板設(shè)計(jì)能力
最大信號(hào)設(shè)計(jì)速率:10 Gbps  CML  差分信號(hào);
最大PCB設(shè)計(jì)層數(shù):40層;
最小線寬:2.4mil;
最小行距:2.4mil;
最小BGA引腳間距:0.4mm;
最小機(jī)械孔徑:6密耳;
最小激光鉆孔直徑:4密耳;
最大引腳數(shù):63000
組件最大數(shù)量:3600;
最大BGA數(shù):48。

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