Manufacturer of Ultra-precision PCB, High Frequency, High Speed PCB, IC Substrate and Multilayer PCB.
iPcb is a professional supplier of high-quality PCB Prototype and PCB Assembly! Contact Us
0
PCB技術

PCB技術

PCB技術

PCB技術

PCB特性阻抗控制技術
2020-10-04
View:295
Author:Dag      Share


一、信號傳輸線的定義

(1)根據電磁波原理,波長(λ)越短,頻率(f)越高。兩者的乘積就是光速。即,C = λ。F = 3 × 1010 厘米/秒

(2)雖然任何元件的信號傳輸頻率都很高,但通過PCB線傳輸後會降低原來的高傳輸頻率或延遲時間。

因此,導線長度越短越好。

(3)有利於增加PCB佈線密度或縮短線徑。但是,隨著分量頻率的加速或脈衝週期的縮短,導線長度接近信號波長(速度)的一定範圍。此時,當元件在PCB線材中傳輸時,會出現明顯的“失真”。

(4)ipc-2141的3.4.4指出,當信號在導線中傳輸時,如果導線的長度接近信號波長的1 / 7,則該導線被視為信號傳輸線。

(5) 例如:

如果元件的信號傳輸頻率(f)為10MHz,PCB上的線長為50cm,是否應考慮特性阻抗控制?

解:C = λ。F = 3 × 1010 厘米/秒

λ=C/f=(3 ×1010 cm/s)/(1 ×107 /s )=3000cm

線長/信號波長=50/3000=1/60

因為:1 / 60 "1 / 7",所以這個導體是普通導體,所以不需要考慮特性阻抗。

在電磁波理論中,麥克斯韋公式告訴我們正弦波信號在介質中的傳播速度vs與光速C成正比,與傳輸介質的介電常數成反比。

VS =C/√εr

當ε r = 1 時,信號傳輸達到光傳播速度,即3×1010 cm/s。

PCB特性阻抗

PCB特性阻抗

2. 傳輸率和介電常數

30MHz不同板塊的信號傳輸速度

介電材料TG(℃)的介電常數信號傳輸速度(M/μs)

真空 / 1.0 300.00

聚四氟乙烯 / 2.202.26

熱固性聚丙烯醚 210 2.5189.74

氰酸酯樹脂 225 3.0 173.21

聚四氟乙烯樹脂+E玻璃布/2.6186.25

氰酸酯樹脂+玻璃布 225 3.7155.96

聚酰亞胺+玻璃布 230 4.5141.42

石英 / 3.9 151.98

環氧樹脂玻璃布 130±54.7138.38

鋁 / 9.0 100.00

從上表可以看出,隨著介電常數(εR)的增加,信號在介電材料中的傳輸速度降低。為了獲得較高的信號傳輸速度,需要採用高特性阻抗值;對於高特性阻抗,必須選擇低介電常數(ε R)材料;並且特氟龍的介電常數(ε R)應該很快。

FR-4板由環氧樹脂和E級玻璃布組成,其介電常數(εR)為4.7。信號傳輸速度為138m/μs。通過改變樹脂體係可以很容易地改變介電常數 (ε R)。