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如何计算PCB阻抗控制您的电路板

2020/12/19 10:31:11  

科学和数学的确是建立在精确度的基础上,或者说建立在为物品、行为和事件赋予精确可测量价值的能力上。即使如此,在分析、设计和构建物理系统时,仍然存在不可估量的问题,必须加以解决。海森堡测不准原理是一种普遍存在于大多数科学、数学和工程工作中的原理,它指出一个物体(包括亚原子粒子)的位置和速度不能同时被测量。我们还在努力确定π的精确解。


用Smith图计算PCB阻抗控制

在设计PCBA时,特别是高速板设计时,确定最佳阻抗值是非常重要的,因为它为轨迹参数定义和板材料选择提供了控制。然而,明确地确定或计算电路板上的阻抗是一个重大的挑战。这在设计师最初使用Smith图表时是正确的,今天仍然如此。然而,板阻抗控制的重要性要求我们采用可靠的方法,产生可接受的结果。因此,让我们来看看一些可用的选项,看看我们是否可以在一个PCB阻抗控制计算方法,既准确又实用。


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PCB阻抗计算方法

PCB设计中的信号传播基本上就是传输线设计,对吧?那么,为什么这是一个如此具有挑战性的任务呢?这个问题的答案直接说明了这个挑战。今天,电路板是复杂的,小的和多功能的。这意味着你经常要面对多种信号类型(例如数字信号、射频信号和直流信号)和不同类型的轨迹(例如微带和带状线),它们的长度和方向各不相同。此外,还有一些限制因素需要考虑,如爬行和间隙、板边、脚印垫布局以及痕迹宽度和间距。另外还需要考虑输入和输出连接阻抗的匹配,更不用说影响阻抗的材料特性(如介电常数)了。


显然,管理所有这些董事会参数会很快变得很麻烦。更不用说,它的目标是最大限度地提高信号完整性,消除反射信号,将噪声或EMI降至最低。即使面对这些艰巨的挑战,PCB阻抗控制是一个重要的参数,需要确定的方法。为了简化计算,做出假设几乎是必要的,因为一个全面的封闭解太复杂了。这,再加上每个设计的独特性,意味着有几乎无穷无尽的可能性计算板阻抗控制,你的结果可能会在某种程度上不同的方法。然而,以下方法是常用的。

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史密斯圆图

史密斯图在计算机和PCB设计软件出现很久以前就存在了。用它来图形化地确定源阻抗与负载阻抗之间的反射系数关系。一系列的数学操作可以用来产生线或迹的阻抗值。


计算机模拟

今天,更先进的PCB设计软件包包括控制阻抗计算功能。这里的优点是,您的其他设计参数是可用的,可以自动修改,以执行各种模拟,从中您可以选择最佳的设计制造。缺点是这种类型的功能会导致设计软件非常昂贵。


在线计算器

比PCB阻抗控制模拟功能的设计包更常见的是在线计算器,在那里你可以找到控制阻抗或给定所需阻抗的跟踪参数。尽管不像模拟程序那样全面,这些可以让你处于一个大致的范围,在那里只有通过你的合同制造商(CM)的微小调整可能对可制造性是必要的。大多数计算器是基于IPC 2141A高速控制阻抗电路板设计指南中给出的计算。