PCB迹线的阻抗控制简介

PCB迹线的阻抗控制简介

PCB上的阻抗控制
电信和计算机设备 *** 作的速度和切换速率正在不断增长。尽管在低频情况下，这是一个可以忽略的物理规律，但现在却需要严肃考虑了。现代PCB上处理器时钟速度和组件切换速度的提高意味着组件间的互连路径（例如PCB迹线：PCB trace）不能再视为简单的导线。实际应用中快速切换速度或高频（即数字边际速度超过1ns或者模拟频率大于300MHz）的PCB迹线必须视为传输线--其电子特性必须由 PCB 设计厂商来控制的信号线。就是说，为了稳定和可预测的高速运行，PCB迹线和PCB绝缘物的电子特性必须得到控制。
PCB 迹线的关键参数之一就是其特性阻抗（即波沿信号传输线路传送时电压与电流的比值）。这是一个有关迹线物理尺寸（例如迹线的宽度和厚度）和PCB底板材质的绝缘物厚度的函数。PCB迹线的阻抗由其电感和电容电抗决定。
实际情况中，PCB传输线路通常由一个导线迹线、一个或者多个参考层和绝缘材质组成。传输线路，即迹线和板材构成了控制阻抗。PCB通常采用多层结构，并且控制阻抗也可以采用多层方式来构建。但是，无论使用什么方式，阻抗值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性决定：
信号迹线的宽度和厚度
迹线两侧的内核和预填充材质的高度
迹线和层的配置
内核和预填充材质的绝缘常数
阻抗匹配
组件自身可以显示特性阻抗，因此必须选择PCB迹线阻抗来匹配使用中的所有逻辑系列的特性阻抗（对于 CMOS 和 TTL，特性阻抗的范围是 80 到 110 欧姆）。为了最好地将信号从源传送到负载，迹线阻抗必须匹配发送设备的输出阻抗和接收设备的输入阻抗。
如果连接两个设备的的 PCB 迹线的阻抗不匹配设备的特性阻抗，在负载设备可以进入新的逻辑状态之前将会发生多次反射。结果将可能导致高速数字系统中的切换时间或随机错误增加。为此线路设计工程师和 PCB 设计厂商必须仔细指定迹线阻抗值及其误差。
所以阻抗控制技术在高速PCB设计中显得尤其重要。阻抗控制技术包括两个含义：①阻抗控制的PCB信号线是指沿高速PCB信号线各处阻抗连续，也就是说同一个网络上阻抗是一个常数。②阻抗控制的PCB板是指PCB板上所有网络的阻抗都控制在一定的范围以内如20~75Ω。
线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。