在计算阻抗之前
,
我想很有必要理解这儿阻抗的意义
传输线阻抗的由来以及意义
传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)
如下图, 其为平行双导线的分布参数等效电路:
从此图可以推导出电报方程
取传输线上的电压电流的正弦形式
得
推出通解
定义出特性阻抗
无耗线下
r=0, g=0
得
注意, 此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义)
特性阻抗与波阻抗之间关系可从 此关系式推出.
Ok, 理解特性阻抗理论上是怎么回事情, 看看实际上的意义, 当电压电流在传输线传播的时候, 如果特性阻抗
不一致所求出的电报方程的解不一致, 就造成所谓的反射现象等等. 在信号完整性领域里, 比如反射, 串扰, 电
源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题, 因此匹配的重要性在此展现出来.
叠层(stackup)的定义
我们来看如下一种stackup, 主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs, 分别定义为
L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8
下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念, 和厂家打交道经常会使用的
Oz 的概念
Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克)
在叠层里面是这么定义的, 在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz, 对应的单位如下
介电常数(DK)的概念
电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co
之比为介电常数：
ε = Cx/Co = ε'-ε"
Prepreg/Core 的概念
pp 是种介质材料, 由玻璃纤维和环氧树脂组成,core 其实也是pp 类型介质, 只不过他两面都覆有铜箔, 而
pp 没有.
传输线特性阻抗的计算
首先, 我们来看下传输线的基本类型, 在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线, 对于他们的区分, 最简单的理解是, 微带线只有1 个参考地, 而带状线有2个参考地, 如下图所示
对照上面常用的8 层主板, 只有top 和bottom 走线层才是微带线类型, 其他的走线层都是带状线类型
在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm, 差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度.
在此假设板厚为1.6mm, 也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm, 差分阻抗要求100Ohm, 我们假设以如下的叠层来走线
先来计算微带线的特性阻抗, 由于top 层和bottom 层对称, 只需要计算top 层阻抗就好的, 采用polar si6000,对应的计算图形如下:
在计算的时候注意的是
:
1, 你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)
2, 各厂家的制程能力不一致, 因此计算方法不一样, 需要和厂家进行确认
3, 表层采用coated microstrip 计算的原因是, 厂家会有覆绿漆, 因而没用surface microstrip 计算, 但是也有厂家采用surface microstrip 来计算的, 它是经过校准的
4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀, 因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)
5, 在此没计算出精确的60Ohm 阻抗, 原因是实际制程的时候厂家会稍微改变参数, 没必要那么精确, 在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题
6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看
再计算出L5 的特性阻抗如下图
记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图, 实际上的差异从字面来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2
在计算差分阻抗的时候和上面计算类似, 除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距, 在此不列出 选用的图是
在计算差分阻抗注意的是:
1, 在满足DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗, 因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的) 再考虑单端阻抗(通常板厂是不考虑的, 实际做很多板子, 问题确实不算大, 看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)
在计算阻抗之前
,
我想很有必要理解这儿阻抗的意义
传输线阻抗的由来以及意义
传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)
如下图, 其为平行双导线的分布参数等效电路:
从此图可以推导出电报方程
取传输线上的电压电流的正弦形式
得
推出通解
定义出特性阻抗
无耗线下
r=0, g=0
得
注意, 此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义)
特性阻抗与波阻抗之间关系可从 此关系式推出.
Ok, 理解特性阻抗理论上是怎么回事情, 看看实际上的意义, 当电压电流在传输线传播的时候, 如果特性阻抗
不一致所求出的电报方程的解不一致, 就造成所谓的反射现象等等. 在信号完整性领域里, 比如反射, 串扰, 电
源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题, 因此匹配的重要性在此展现出来.
叠层(stackup)的定义
我们来看如下一种stackup, 主板常用的8 层板(4 层power/ground 以及4 层走线层,sggssggs, 分别定义为
L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为L1,L4,L5,L8
下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念, 和厂家打交道经常会使用的
Oz 的概念
Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克)
在叠层里面是这么定义的, 在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz, 对应的单位如下
介电常数(DK)的概念
电容器极板间有电介质存在时的电容量Cx 与同样形状和尺寸的真空电容量Co
之比为介电常数：
ε = Cx/Co = ε'-ε"
Prepreg/Core 的概念
pp 是种介质材料, 由玻璃纤维和环氧树脂组成,core 其实也是pp 类型介质, 只不过他两面都覆有铜箔, 而
pp 没有.
传输线特性阻抗的计算
首先, 我们来看下传输线的基本类型, 在计算阻抗的时候通常有如下类型: 微带线和带状线, 对于他们的区分, 最简单的理解是, 微带线只有1 个参考地, 而带状线有2个参考地, 如下图所示
对照上面常用的8 层主板, 只有top 和bottom 走线层才是微带线类型, 其他的走线层都是带状线类型
在计算传输线特性阻抗的时候, 主板阻抗要求基本上是:单线阻抗要求55 或者60Ohm, 差分线阻抗要求是70~110Ohm,厚度要求一般是1~2mm,根据板厚要求来分层得到各厚度高度.
在此假设板厚为1.6mm, 也就是63mil 左右, 单端阻抗要求60Ohm, 差分阻抗要求100Ohm, 我们假设以如下的叠层来走线
先来计算微带线的特性阻抗, 由于top 层和bottom 层对称, 只需要计算top 层阻抗就好的, 采用polar si6000,对应的计算图形如下:
在计算的时候注意的是
:
1, 你所需要的是通过走线阻抗要求来计算出线宽W(目标)
2, 各厂家的制程能力不一致, 因此计算方法不一样, 需要和厂家进行确认
3, 表层采用coated microstrip 计算的原因是, 厂家会有覆绿漆, 因而没用surface microstrip 计算, 但是也有厂家采用surface microstrip 来计算的, 它是经过校准的
4,w1 和w2 不一样的原因在于pcb 板制造过程中是从上到下而腐蚀, 因此腐蚀出来有梯形的感觉(当然不完全是)
5, 在此没计算出精确的60Ohm 阻抗, 原因是实际制程的时候厂家会稍微改变参数, 没必要那么精确, 在1,2ohm 范围之内我是觉得没问题
6,h/t 参数对应你可以参照叠层来看
再计算出L5 的特性阻抗如下图
记得当初有各版本对于stripline 还有symmetrical stripline 的计算图, 实际上的差异从字面来理解就是symmetrical stripline 其实是offset stripline 的特例H1=H2
在计算差分阻抗的时候和上面计算类似, 除所需要的通过走线阻抗要求来计算出线宽的目标除线宽还有线距, 在此不列出 选用的图是
在计算差分阻抗注意的是:
1, 在满足DDR2 clock 85Ohm~1394 110Ohm 差分阻抗的同时又满足其单端阻抗, 因此我通常选择的是先满足差分阻抗(很多是电流模式取电压的) 再考虑单端阻抗(通常板厂是不考虑的, 实际做很多板子, 问题确实不算大, 看样子差分线还是走线同层同via 同间距要求一定要符合)