• PCB设计中阻抗的详细计算方法-差分阻抗为例

    日期：2010.01.20 | 分类：软件使用 | 标签：

    与其大致的了解很多事情，不如好好把你平时碰到的问题详细的搞懂，阻抗计算就是其中一个例子。

    很多PCB设计人员现在已经不自己动手去计算阻抗了，不信你可以看看他的电脑上有没有Polar Si这个工具即可。

    如果读者你有心学，那么今天我就整理一篇polar si的学习资料，至于软件本身，你可以去搜索下载，如果下不到，可以在本文后留言，我可以发邮件给大家，不过申明一下，此软件只做交流学习用，如果觉得自己有能力，建议购买正版！

    下面我以计算手机射频 SAW至TC(transceiver)的接受线阻抗为例，说明Polar Si计算阻抗的过程。

    这段线现在在手机PCB设计中很多公司的默认做法是走4mil的线宽，相邻层净空，然后不做特别处理。原因为何，很多设计师不会去细究。

    其实此系列阻抗线要求是差分阻抗150欧，那么计算出来线宽究竟是多少？

    我以一个普通的HDI板厂的一个普通的叠层结构为例计算此差分阻抗。叠层结构见下图：

    其中sig为信号层，即为铜箔厚度，绿色标示的是pp，我们可以看到来l3–》l4之间的pp为16mil，是很“厚”的，这也是为什么我们一般微带线的阻抗参考层要跨越此pp，实际操作就是将微带线放在L3或者L4层。

    搞清楚图中各个数值的意义，下面我们就打开Polar Si阻抗计算软件，选择差分阻抗计算模式，并且选择要挖掉一层的图示来计算，如下图所示：

    这时我们看到右边有很多需要填的数值，不必紧张，见下图，当你点某个方框时，在左侧的图示上面，此数值所对应的字母会用红色框高亮，例如下图中在右边点H1后的数值框，输入数值，那么左侧的H1就会高亮。

    下面我们就按上述方法，依次根据叠层结构填入各个数值，Er1和Er2如果不知道可以填入3.8-4.2之间的数值，对计算结果影响不是很大，在最下面的Zdiff（差分阻抗）处填入150，表示我们要计算的是差分150欧的阻抗。S1标示差分线的间距，我们先以12mil计算，我们要计算的是走线宽度，在W2一行后面可以看到有caculate，点一下，就会开始计算，如下图：

    得到计算结果，如下图，这代表如果假设差分间距S1为 12mil那么线宽为3.4mil才能满足差分150欧的阻抗。

    3.4mil的线宽板厂控制起来是比较难的，因为第一：制程达不到，第二，如果有零点几的误差，那么阻抗偏差很大。所以我们就想，此线宽能不能变宽一点，那么我们尝试增加S1即差分间距来增加线宽。

    S1=20mil

    S1=40mil

    我们可以看到如果要使线宽达到4mil那么差分间距S1要达到20mil，此距离是比较大的，对布线空间要求比较严格。

    所以综上所述，一般我们采取的做法实际上是有误差的，但是还是接近于计算结果的。如果要真的严格控制，是比教难达到的，何况差分还要严格平行等间距，这在设计中都比较难实现。下图是个实际的设计例子：

    读者可以自行尝试单根50欧的计算，本文不再赘述！

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