PCB資訊 - PCB阻抗知識

什麼是阻抗？

在有電阻、電感、電容的電路中，對交流電的阻值稱為阻抗。 阻抗常用Z表示，阻抗是一個複數，實部稱為電阻，虛部稱為電抗，電路中的電容對障礙物的交流電稱為電抗，電路中的電感對障礙物的交流電稱為電感，電路中的電容和電感對障礙物引起的交流電稱為電抗。 阻抗的單位是歐姆。

阻抗計算公式

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電子工程師大都遇到過匹配阻抗的問題，通俗的講，阻抗匹配的目的是確保能實現訊號或能量從信號源到負載的有效傳送。

其最最理想模型當然是希望Source端的輸出阻抗為50歐姆，傳輸線的阻抗為50歐姆，Load端的輸入阻抗也是50歐姆，一路50歐姆下去，這是最理想的。

然而實際情況是：源端阻抗不會是50ohm，負載端阻抗也不會是50ohm，這個時候就需要若干個阻抗電路。

而匹配電路就是由電感和電容所構成，這個時候我們就需要使用電容和電感來進行阻抗電路調試，以達到RF效能最優。

匹配阻抗

阻抗對PCB有什麼意義？

隨著現代電子電路訊號傳送速率的提高，對PCB品質效能的要求也越來越高。 PCB提供的電路效能只有起到阻抗匹配，才能使訊號在高速傳輸中保持穩定、無反射、訊號完整、無雜訊失真及無譟音等。 所以PCB在實際生產中，要求對影響阻抗的相關因素做嚴格的管控。

PCB阻抗廣泛應用於：電視機天線板，手機，車載無線充電器，電腦板，USB，以太網，DDR記憶體，銀聯刷卡機，遊戲機板，智能家居產品，通信產品，微波，高頻，射頻板等等。

沒有阻抗控制的話，將引發相當大的訊號反射和訊號失真，導致PCB設計失敗。 常見的訊號，如PCI匯流排、PCI-E匯流排、USB、以太網、DDR記憶體、LVDS訊號等，均有阻抗。 阻抗最終需要通過PCB設計實現，對PCB工藝也提出更高要求，經過與PCB廠商的溝通，並結合EDA軟件的使用，按照信號完整性要求去控制走線的阻抗。

PCB為什麼要做阻抗？

PCB阻抗是指參數的電阻和電抗，交流電有阻斷作用。 阻抗處理在PCB生產中是必不可少的。

1、PCB要考慮電子元件的安裝，插入時要考慮導電性和訊號傳輸效能等問題，所以會要求阻抗越低越好，電阻率應低。

2、在生產PCB過程中要經過沉銅、電鍍錫（或化學鍍、或熱噴錫）、連接器焊接等制造技術，而這些環節所用的資料必須保證底部的電阻率，為了保證電路板的整體阻抗低，滿足產品的質量要求，才能正常運行。

3、鍍錫制程是整個PCB生產中最容易出現的問題，是影響阻抗的關鍵環節。 化學鍍錫最大的缺陷是容易變色（容易氧化或脫色），釺焊不良，會導致電路板焊接困難，高阻抗導致導電性差或整板效能不穩定。

4、PCB中的導體會產生各種訊號，當提高其傳輸速率和提高其頻率時必須提高其頻率，如果線路本身由於蝕刻、層壓厚度、線寬等因素不同，會引起電阻改變，使訊號失真，導致PCB使用效能下降，囙此需要將阻抗值控制在一定範圍內。

阻抗測試

什麼是阻抗條？

阻抗條 = Test Coupon

Test Coupon，是用來以TDR（Time Domain Reflectometer時域反射計）來做阻抗測試所生產的PCB的特性阻抗是否滿足設計的要求，一般要控制的阻抗有單端線和差分對兩種情况，所以test coupon上的走線的線寬和線距（有差分對時）要與所要控制的線一樣，最重要的是量測時接地點的位置。

為了减少接地引線（ground lead）的電感值，TDR探棒（probe）接地的地方通常非常接近量訊號的地方（probe tip），所以test coupon上量測訊號的點跟接地點的距離和管道要符合所用的探棒的規格。

阻抗類型

1、特性阻抗：在電腦、無線通訊等電子資訊產品中，PCB線路中的傳輸能量是由電壓和時間組成的方波訊號（稱為脈衝），其所遇到的電阻稱為特性阻抗。

2、差分阻抗：驅動器輸入兩個極性相反的相同訊號波形，分別由兩條差分線傳輸，在接收端將兩個差分訊號相减。 差分阻抗為兩條線之間的阻抗Zdiff。

3、奇模阻抗：兩條線中第一條線對地阻抗ZOO是一致的。

4、偶模阻抗：驅動器輸入兩個相同極性的相同訊號波形，兩條線連接在一起時的阻抗為ZCOM。

5、共模阻抗：兩條線路之一對地的阻抗ZOE。 兩條線的阻抗值相同，通常大於奇模阻抗。

以上是我們介紹什麼是阻抗和阻抗類型？以及PCB為什麼要做阻抗匹配？解釋了阻抗對PCB的意義。