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广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第1页第1页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control特性阻抗特性阻抗TAPOWER/GROUNDSIGNALWSIGNALWTAADPOWER/GROUNDPOWER/GROUND广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第2页第2页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control传统传统PCBPCB人们关注的只是金属导线的人们关注的只是金属导线的““通通””、、““断断””、、““短路短路””、、““绝缘绝缘””等情况，但是随着科技技术的发展、集成电路集成度的提高和应用，电等情况，但是随着科技技术的发展、集成电路集成度的提高和应用，电路的工作速度越来越快，信号传输频率和速度越来越高，路的工作速度越来越快，信号传输频率和速度越来越高，PCBPCB导线已不导线已不仅是器件的载体和互连工具，它应该必须起着传输高性能信号的角色，仅是器件的载体和互连工具，它应该必须起着传输高性能信号的角色，将输出的信号完整、准确地传送到接收器件的输入端。于是原来简单的将输出的信号完整、准确地传送到接收器件的输入端。于是原来简单的导线，逐渐转变成高频类（射频类，导线，逐渐转变成高频类（射频类，RadioFrequencyRadioFrequency，，R.F.R.F.））与高速与高速类（逻辑类，类（逻辑类，HighSpeedLogicHighSpeedLogic，，L.F.L.F.））用途复杂的传输线用途复杂的传输线。。一般当信一般当信号频率达号频率达200200～～300300MHZMHZ以上时，对以上时，对PCBPCB线路的要求就会变得更加严格。线路的要求就会变得更加严格。背景背背景景广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第3页第3页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control传输线：传输线：IPCIPC--21413.4.421413.4.4，，““当信号在导线中传输时，若该导线当信号在导线中传输时，若该导线长度达到信号波长的长度达到信号波长的1/71/7，则该导线即应视作传输线，则该导线即应视作传输线””。。高频率的信号经过导线传输后，其频率降低或时间延迟，故导线高频率的信号经过导线传输后，其频率降低或时间延迟，故导线越短越好；但当导线长度接近于元件发送的信号速度（波长）某越短越好；但当导线长度接近于元件发送的信号速度（波长）某一范围时，元件的信号将会出现明显一范围时，元件的信号将会出现明显““失真失真””。高密度布线，介质。高密度布线，介质越薄，串扰越小。越薄，串扰越小。理论证实当阻抗匹配时信号线的信号传输值最大。理论证实当阻抗匹配时信号线的信号传输值最大。传输线定义传输线定义传输线定义广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第4页第4页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control磁场磁场静电场静电场注意：当电流流动时其磁场就产生注意：当电流流动时其磁场就产生当有电压时其静电场就产生当有电压时其静电场就产生磁场、静电场关系磁场、静电场关系磁场、静电场关系广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第5页第5页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control在高频情况下，印制板上传输信号的铜导线可被视为由一串连等在高频情况下，印制板上传输信号的铜导线可被视为由一串连等效电阻、电感及一并联电容所组合而成的传导线路。而此等效电效电阻、电感及一并联电容所组合而成的传导线路。而此等效电阻在高频分析时小到可以忽略，因此我们在对一个印制板的信号阻在高频分析时小到可以忽略，因此我们在对一个印制板的信号传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布的串连电感及并连电传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布的串连电感及并连电容的效应。容的效应。特性阻抗：特性阻抗：ZoZo=R+=R+√√L/CL/C≈≈√√L/CL/CZo=√L/C（Ω、ohm）L:电感（H）C:电容（F）特性阻抗定义特性阻抗定义特性阻抗定义电子器件传输信号线中，其高频信号或电磁波传播时所遇到的阻力电子器件传输信号线中，其高频信号或电磁波传播时所遇到的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗、电容抗、电感抗的一个矢量的和。称之为特性阻抗，它是电阻抗、电容抗、电感抗的一个矢量的和。广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第6页第6页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control1.1.在数字信号于板子上传输时，印制板线路的特性阻抗值必须与在数字信号于板子上传输时，印制板线路的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配，一旦头尾元件的电子阻抗匹配，一旦ZoZo超出公差，所传输的信号能量超出公差，所传输的信号能量将出现反射（将出现反射（ReflectionReflection）、）、散射（散射（DissipationDissipation）、）、衰减衰减（（AttenuationAttenuation））或延误（或延误（DelayDelay））等现象，严重影响信号完整性。等现象，严重影响信号完整性。2.2.由于元件的电子阻抗越高时，其传输速率才越高，因而电路板由于元件的电子阻抗越高时，其传输速率才越高，因而电路板的特性阻抗值也要随之提高，才能与元件相匹配。的特性阻抗值也要随之提高，才能与元件相匹配。3.3.ZoZo值越高越好，但更加强调的是匹配。值越高越好，但更加强调的是匹配。4.4.射频通信用的射频通信用的PCBPCB，，除强调除强调ZoZo外，有时更加强调板材本身具有外，有时更加强调板材本身具有低的低的ErEr及低的及低的DfDf（（介质损耗角正切）。介质损耗角正切）。特性阻抗原则特性阻抗原则特性阻抗原则广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第7页第7页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control介电常数介电常数((εεr):r):电极间充以某种物质时的电容与同样构造的真空电极间充以某种物质时的电容与同样构造的真空电容器的电容之比。当电容器的电容之比。当εεrr大时，储存电能能力大，电路中的电大时，储存电能能力大，电路中的电信号出纳书速度就会降低。信号出纳书速度就会降低。zz介质损耗介质损耗tantanδδ::电介质材料在交变电场的作用下，由于发热损耗电介质材料在交变电场的作用下，由于发热损耗的能量。的能量。εεrr和和tantanδδ是成正比的。是成正比的。特性阻抗相关名词特性阻抗相关名词特性阻抗相关名词广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第8页第8页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control典型的需要控制特性阻抗的印制线路板类型如下：典型的需要控制特性阻抗的印制线路板类型如下：1.1.电信电信2.2.高速的计算机板，包括高速的计算机板，包括PCPC和和PCIPCI总线板总线板3.3.雷达雷达4.4.军方应用军方应用5.5.视频信号处理视频信号处理6.6.真实的时间图像处理真实的时间图像处理7.7.许多家电也需要控制，许多家电也需要控制，MODEMSMODEMS、、无绳电话、模拟电视、无绳电话、模拟电视、DVDDVD、、CDCD及彩色及彩色打印机等。打印机等。特性阻抗用途特性阻抗用途特性阻抗用途广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第9页第9页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control信号线信号线介质层介质层接地层接地层++传输线传输线信号传输的三要素信号传输的三要素信号传输的三要素广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第10页第10页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_controlABIMPEDENANCECHANGEINCIDENTENERGYREFLECTEDENERGYTRANSMITTEDENERGY当当AA组件经由板面线路向组件经由板面线路向BB发出讯号发出讯号,,若该讯号线的线宽不均若该讯号线的线宽不均,,造成特造成特性阻抗值上起伏变化时性阻抗值上起伏变化时,,则讯号的部分能量会反弹回则讯号的部分能量会反弹回AA中去中去。。信号传输损耗示意信号传输损耗示意信号传输损耗示意广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第11页第11页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_controlzz工作频率（影响工作频率（影响RRiseisetimetime））zz传输线长度（造成传输线长度（造成PPropagationropagationdelay)delay)故工作频率越高，传输线过长就需要考虑故工作频率越高，传输线过长就需要考虑控制特性阻抗控制特性阻抗特性阻抗控制的前提条件特性阻抗控制的前提条件特性阻抗控制的前提条件广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第12页第12页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control特性阻抗控制的类别特性阻抗控制的类别特性阻抗控制的类别目前大部分资料将特性阻抗分为单端（目前大部分资料将特性阻抗分为单端（SingleendedSingleended））阻抗和差分阻抗和差分（（DifferentialDifferential））阻抗两种。阻抗两种。单端阻抗单端阻抗((SSingleendedingleendedImpedance)Impedance)((““单根信号线的特性阻抗单根信号线的特性阻抗””))差分差分阻抗阻抗((DifferentialImpedance)DifferentialImpedance)((““等宽等间距的两信号线的特性阻抗等宽等间距的两信号线的特性阻抗””))差分差分传输线具有两种独特的传播方式，每种方式都有自己的特性传输线具有两种独特的传播方式，每种方式都有自己的特性阻抗，分别称为奇模阻抗（阻抗，分别称为奇模阻抗（OddmodeOddmode））和偶模阻抗（和偶模阻抗（EvenmodeEvenmode））广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司广州杰赛科技股份有限公司印制电路分公司第13页第13页Impedance_controlImpedance_controlImpedance_control差分阻抗的类别差分阻抗的类别差分阻抗的类别差分阻抗是指在差分驱动时在两条传输线中测试到的阻抗。差分阻抗是指在差分驱动时在两条传输线中测试到的阻抗。线路线路11与线路