PCB技術 - PCB阻抗計算方法

在高速PCB設計過程中，PCB 堆疊設計和PCB阻抗計算是第一步。PCB阻抗 計算方法非常成熟，所以不同PCB軟件計算的差異很小。本ipcber以si9000為例。

PCB阻抗計算相對繁瑣，但我們可以總結一些經驗值，幫助提高計算效率。對於常用的FR4、50ohm PCB微帶線，線寬一般等於中等厚度的2倍；50歐姆帶狀線的線寬等於兩平面間介質總厚度的一半，可以幫助我們快速鎖定PCB線寬的範圍。注意計算出來的PCB線寬一般小於這個值。

除了提高計算效率，我們還需要提高PCB計算。您是否經常遇到自己計算的PCB阻抗與PCB廠不一致的情況？有人會說，這與它無關。讓PCB廠直接調整。但是會不會有PCB廠無法調整，讓你放鬆PCB阻抗控制？把產品做好還是一切都在自己掌控之中比較好。

提出以下幾點供大家在設計疊層PCB阻抗計算時參考：

1、PCB線寬宜寬不宜細。這意味著什麼？因為我們知道在PCB製造過程中，細度是有極限的，寬度是沒有極限的。如果為了調整PCB阻抗而縮小PCB的線寬，增加成本或放鬆對PCB阻抗的控制都會很麻煩。因此，計算中的相對寬度意味著目標阻抗略低。例如單線阻抗為50ohm。我們可以計算到49ohm，盡量不要計算到51ohm。

2、大勢所趨。在我們的設計中，可能有多個PCB阻抗控制目標，所以整個PCB阻抗應該大於或小於100歐姆和90歐姆。

3、考慮殘銅率和膠水流量。當預浸料的一側或兩側蝕刻PCB電路時，膠水會在壓製過程中填充蝕刻的間隙，從而減少兩層之間的粘合劑厚度時間。殘銅率越小，填充越多，剩餘越少。因此，如果你需要的兩層預浸料厚度為5MIL，根據殘銅率選擇稍厚的預浸料。

4. 指定玻璃布和膠水含量。看過PCB數據表的工程師都知道，不同膠水含量的玻璃布、半固化晶片或芯板的介電係數是不同的。即使是幾乎一樣的高度，也可能是3.5和4的差別，這個差別會導致單線阻抗變化3歐左右。此外，玻璃纖維的效果與玻璃布窗的大小密切相關。如果您有10Gbps或更高速度的設計，而您的層壓沒有指定材料，而板廠使用的是單張1080 PCB材料，則可能存在信號完整性問題。

當然，殘銅率和膠流量的計算不准確，新材料的PCB介電係數有時與標稱值不一致，一些PCB玻璃布廠沒有備料等都會造成設計無法實現層壓或交貨時間延遲。如何？在設計之初，讓板廠根據我們的要求和他們的經驗設計一個疊層，這樣經過幾輪以上就可以得到理想的、可實現的疊層。

上次我們談到了PCB阻抗計算和工藝規劃之間的一些“權衡藝術”，主要是為了達到PCB阻抗控制的目的，同時也是為了保證工藝加工的便利性，以及盡量降低PCB的成本加工。接下來講講用si9000計算PCB阻抗的具體過程。

如何計算PCB阻抗

對於PCB阻抗計算，堆疊設置是先決條件。首先，必須先設置單板的具體堆棧信息。以下是常見的八層PCB的PCB堆疊信息。以此為例，看看PCB阻抗計算的一些注意事項。

計算PCB阻抗 

對於信號線，在板上實現可分為微帶線和帶狀線。兩者的差異使得阻抗計算的結構不一致。下面討論兩種常見的PCB阻抗計算案例。

一種。PCB微帶線

PCB微帶線的特點是只有一層參考層被綠油覆蓋。下面是單線（50Ω）和差分線（100Ω）的具體參數設置。

PCB阻抗  設計注意事項：

1、H1為表層至參考層的介質厚度，不包括參考層的銅厚；

2、C1、C2、C3為綠油厚度。一般綠油的厚度在0.5mil~1mil左右，所以保持默認值就好。厚度對阻抗有輕微影響。這也是為什麼在處理文字時盡量不要在阻抗線上放置絲印的原因。

3、T1的厚度一般是表面銅加電鍍的厚度，1.8mil是0.5oz+電鍍的結果。

4、一般W1為板上線的寬度。由於加工的線是梯形的，所以W2

灣 帶狀線

帶狀線是位於兩個參考平面之間的導線。下面是單線（50Ω）和差分線（100Ω）的具體參數設置。

注意事項：

1、H1為導體與參考層之間的芯線厚度，H2為導體與參考層之間的PP厚度（考慮PP的流動）；如圖1所示，如果阻抗線在art03層，H1是gnd02和art03之間的介質厚度，H2是gnd04和art03之間的介質厚度加上銅厚。

2、當ER1和ER2之間的介電常數不同時，可以填入相應的介電常數。

3、T1的厚度一般為內層銅的厚度；貼面為HDI板時，要注意內層是否電鍍。

以上是PCB阻抗線的常用計算。但由於板厚、層數較少，PCB阻抗  線的具體參數無法用上述方法計算。這時候就要考慮PCB的共面阻抗，如下圖所示：

注意事項：

1、H1為導體與近參考層之間的介質厚度。

2. G1 和 G2 是相鄰地面的寬度。一般來說，越大越好。

3. D1 是到相鄰地面的距離。

問題：了解了基本的PCB阻抗計算後，  單板信號線PCB阻抗與哪些因素有關，它們的關係是什麼（成正比或反比）？