PCB阻抗计算方法
PCB电路板PCB阻抗计算
PCB电路板PCB阻抗计算在PCB电路板上，信号传输通过导线和平面层完成，信号的传输速度会受到导线和平面之间的阻抗匹配影响。
如果导线和平面之间的阻抗不匹配，信号反射和干扰可能会发生，导致信号品质下降甚至无法正常传输。
为了保证PCB电路板上的信号传输性能，我们需要计算和控制PCB电路板上的阻抗。
下面将介绍PCB阻抗计算的一般步骤和常见方法。
1.理论基础：PCB阻抗计算的理论基础是电磁场理论和电路分析。
其中，电磁场理论涉及导线和平面之间的电感、电容和电阻；而电路分析则涉及传输线和电源之间的线路电感、电容和电阻。
2.PCB结构：3.PCB阻抗计算的步骤：-确定所需阻抗数值：在设计PCB电路板之前，需要根据电路需求和信号特性确定所需的阻抗数值。
常见的阻抗数值有50欧姆和75欧姆。
-确定PCB结构：根据电路需求和阻抗数值，设计PCB的信号层、地层和电源层。
一般来说，信号层之间的间距较小，而信号层与地层或电源层之间的间距较大。
-计算阻抗：使用专业的PCB设计软件或在线计算工具，根据PCB结构和阻抗数值计算阻抗。
一些常见的计算方法包括物理建模方法、电路模型方法和数值模拟方法。
-优化PCB布局：根据计算结果，对PCB的布局进行优化。
可以根据需要调整信号层、地层和电源层之间的间距，或者增加层间引距、增加屏蔽层等。
-信号完整性分析：使用信号完整性分析工具对PCB布局进行验证，检查信号的传输性能是否满足要求。
如果存在问题，可以对PCB进行进一步优化。
4.常见的PCB阻抗计算方法：-物理建模方法：根据导线和平面的尺寸、距离和材料参数，使用物理公式计算阻抗。
这种方法适用于简单的PCB结构和导线几何形状。
-电路模型方法：根据传输线电路模型，将PCB导线抽象为等效电路元件，使用电路分析方法计算阻抗。
这种方法适用于复杂的PCB结构和高速信号传输。
-数值模拟方法：使用计算机仿真软件，对PCB结构进行数值模拟，计算阻抗。
这种方法适用于不规则的PCB结构和高频信号传输。
PCB阻抗计算公式
PCB阻抗计算公式1.传输线阻抗计算传输线阻抗是PCB板上非常重要的参数，它决定了信号在传输线上的传播速度和幅度。
常用的传输线包括微带线和同轴线。
a.微带线阻抗计算公式：在设计微带线时，我们需要计算其阻抗。
常用的微带线阻抗计算公式为：$$Z = \frac {87}{\sqrt{ε_{r} + 1.41}}\ln{\left(\frac{5.98h}{0.8w + t}\right)}$$其中Z为微带线的阻抗，εr为介电常数，h为板子厚度，w为微带线的宽度，t为微带线的厚度。
b.同轴线阻抗计算公式：在设计同轴线时，我们需要计算其阻抗。
常用的同轴线阻抗计算公式为：$$ Z = \frac{138}{\sqrt{ε_{r}}}\ln{\left(\frac{D}{d}\right)}$$其中Z为同轴线的阻抗，εr为介电常数，D为外导体直径，d为内导体直径。
2.差分线阻抗计算差分传输线在高速信号传输中广泛使用，因为它可以提供更好的抗干扰性能。
常用的差分传输线包括差分微带线和差分同轴线。
a.差分微带线阻抗计算公式：设计差分微带线时，我们需要计算其阻抗。
常用的差分微带线阻抗计算公式为：$$Z = \frac {87}{\sqrt{ε_{r} + 1.41}}\ln{\left(\frac{5.98h}{0.8w_{eff} + t}\right)}$$其中Z为差分微带线的阻抗，εr为介电常数，h为板子厚度，weff 为差分微带线的等效宽度，t为差分微带线的厚度。
b.差分同轴线阻抗计算公式：设计差分同轴线时，我们需要计算其阻抗。
常用的差分同轴线阻抗计算公式为：$$ Z = \frac{138}{\sqrt{ε_{r}}}\ln{\left(\frac{D}{d_{eff}}\right)}$$其中Z为差分同轴线的阻抗，εr为介电常数，D为外导体直径，deff为差分同轴线的等效内导体直径。
3.差分互连线阻抗计算差分互连线在高速信号传输中起着重要作用，常用于连接高速器件和芯片。
pcb特征阻抗电感和电容的计算公式
pcb特征阻抗电感和电容的计算公式PCB是印刷电路板（Printed Circuit Board）的缩写，是电子产品中常用的一种基础电子元件。
在设计PCB时，特征阻抗、电感和电容是重要的考虑因素。
本文将介绍计算这些特征的公式和方法。
一、特征阻抗（Characteristic Impedance）的计算公式特征阻抗是指电路中传输线的阻抗。
在PCB设计中，特征阻抗的计算是为了确保信号在传输线上的匹配和最小化信号反射。
特征阻抗的计算公式如下：Z0 = √(L/C)其中，Z0表示特征阻抗，L表示传输线的电感，C表示传输线的电容。
特征阻抗的单位通常为欧姆（Ω）。
二、电感（Inductance）的计算公式电感是指电路中储存能量的能力。
在PCB设计中，电感的计算是为了保持电路的稳定性和减少干扰。
电感的计算公式如下：L = N^2 * μ * A / l其中，L表示电感，N表示线圈的匝数，μ表示磁导率，A表示线圈的截面积，l表示线圈的长度。
电感的单位通常为亨利（H）。
三、电容（Capacitance）的计算公式电容是指电路中储存电荷的能力。
在PCB设计中，电容的计算是为了滤波和隔离电路。
电容的计算公式如下：C = ε * A / d其中，C表示电容，ε表示介电常数，A表示电容板的面积，d表示电容板之间的距离。
电容的单位通常为法拉（F）。
以上是PCB特征阻抗、电感和电容的计算公式。
在实际应用中，还需要考虑布线的长度、宽度、材料等因素，以及信号的频率和传输速率等。
因此，在PCB设计中，通常需要借助专业的设计软件来进行模拟和优化。
总结：PCB特征阻抗、电感和电容是PCB设计中重要的考虑因素。
特征阻抗的计算公式为Z0 = √(L/C)，电感的计算公式为L = N^2 * μ * A / l，电容的计算公式为 C = ε * A / d。
在实际应用中，还需考虑其他因素，并借助专业软件进行模拟和优化。
通过合理计算和设计，可以提高PCB的性能和稳定性，满足电子产品的需求。
pcb阻抗计算及计算叠层
pcb阻抗计算及计算叠层PCB阻抗是指信号在PCB上传输时遇到的电阻、电感和电容的综合表现。
阻抗值的大小和信号的传输质量密切相关。
因此，在进行PCB 设计时，阻抗计算是十分重要的。
今天我们来看看如何计算PCB的阻抗，以及如何计算出合适的叠层。
第一步，计算PCB的标准阻抗值。
这个阻抗值取决于PCB板的材料和板厚。
我们可以使用PCB设计软件中的阻抗计算工具，根据板厚和材料来确定标准阻抗值。
例如，FR-4材料的板厚为1.6mm时，标准阻抗值是50欧姆，如果板厚为0.8mm，那么标准阻抗值是100欧姆。
第二步，根据需要确定实际阻抗值。
在PCB的布局设计阶段，需要根据实际信号的频率及其特性来确定实际的阻抗值。
这个值可以是标准阻抗值的倍数，通常在10%-15%之间，要尽量保持一致性。
这样做可以减少信号反射和信号衰减，提高信号传输的质量。
第三步，通过调整线宽、间距和介质厚度来达到要求的阻抗值。
在调整PCB布局设计时，可以通过调整线宽、间距和介质厚度等措施来达到所需要的阻抗值。
在一些特殊情况下，可以使用微带线、同轴线等技术来实现更高的阻抗要求。
在计算阻抗的基础上，还需要考虑如何计算出合适的叠层。
事实上，PCB中不同层之间的阻抗也可能会有影响。
在PCB设计时，需要调整叠层厚度和选用合适的介质材料来保证整个PCB阻抗的稳定性和一致性。
总之，在进行PCB设计时，按照以上步骤进行阻抗和叠层计算是十分重要和必要的。
这有助于提高信号传输质量，避免信号反射和信号衰减，提高整个PCB系统的可靠性。
当然，如果没有相关经验和技能，我们也可以寻求专业的PCB设计公司的帮助来完成这些工作。
PCB线路板阻抗计算公式
PCB线路板阻抗计算公式1. 传输线模型：PCB线路板可以近似看作是由两个导体平行排列组成的传输线。
当高频信号传输时，需要考虑传输线的特性阻抗。
常用的传输线模型有微带线（microstrip）和同轴线（coplanar）。
2.微带线模型：微带线是一种将信号层与地层通过电介质层相连的结构。
计算微带线的阻抗需要考虑的参数包括信号层宽度W、信号层与地层之间的介电常数Er、信号层厚度H1以及介电层厚度H2等。
微带线的阻抗计算公式为：Z0 = 87 / sqrt(Er + 1.41) * (W/H1 + 1.38/H2) + 0.8 * W其中Z0为微带线的特性阻抗，单位为欧姆。
3.同轴线模型：同轴线由内导体、绝缘层和外导体组成。
计算同轴线的阻抗需要考虑的参数包括内导体半径R1、绝缘层厚度H2、外导体半径R2以及介电常数Er等。
同轴线的阻抗计算公式为：Z0 = 60 * ln(R2/R1) / sqrt(Er) + 138 / sqrt(Er)其中Z0为同轴线的特性阻抗，单位为欧姆。
4.其他影响因素：在使用上述公式计算阻抗时，还需要考虑以下一些因素。
-线路板堆叠结构：多层线路板的堆叠结构会对阻抗产生影响。
通常情况下，带有地层的堆叠结构会使阻抗变小，而带有电源或信号层的堆叠结构会使阻抗变大。
-信号引线长度：信号引线的长度对阻抗也会有一定影响。
根据传输线理论，当信号引线长度小于1/10波长时，可以忽略这种影响。
-裸板材料：PCB线路板的裸板材料及其特性参数（如介电常数）也会对阻抗产生影响。
在选择裸板材料时需要根据设计需求和成本考虑。
总之，PCB线路板的阻抗计算需要综合考虑以上因素，利用适当的公式和参数进行计算。
对于复杂的线路板设计，可以借助专业的PCB设计软件来计算和优化阻抗。
PCB线路板阻抗计算公式
PＣB线路板阻抗计算公式现在关于PＣB线路板得阻抗计算方式有很多种,相关得软件也能够直接帮您计算阻抗值,今天通过pｏlａr si9000来与大家说明下阻抗就是怎么计算得。
在阻抗计算说明之前让我们先了解一下阻抗得由来与意义:传输线阻抗就是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)如下图，其为平行双导线得分布参数等效电路:从此图可以推导出电报方程取传输线上得电压电流得正弦形式得推出通解ﻫ定义出特性阻抗ﻫ无耗线下ｒ=0，g＝0 得ﻫﻫ注意,此特性阻抗与波阻抗得概念上得差异(具体查瞧平面波得波阻抗定义)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就是怎么回事情，瞧瞧实际上得意义，当电压电流在传输线传播得时候，如果特性阻抗不一致所求出得电报方程得解不一致，就造成所谓得反射现象等等、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，因此匹配得重要性在此展现出来、叠层（sｔackup）得定义我们来瞧如下一种stackuｐ,主板常用得8 层板（4 层pｏwｅｒ/gｒoｕnｄ以及4 层走线层,ｓgｇｓsｇgｓ，分别定义为L1，L2…L8）因此要计算得阻抗为Ｌ1，Ｌ４，L5，L8下面熟悉下在叠层里面得一些基本概念，与厂家打交道经常会使用得Oz 得概念Oｚ本来就是重量得单位Oz(盎司）=２8、3 g(克)在叠层里面就是这么定义得,在一平方英尺得面积上铺一盎司得铜得厚度为1Oｚ，对应得单位如下介电常数(DK)得概念电容器极板间有电介质存在时得电容量Cx与同样形状与尺寸得真空电容量Ｃｏ之比为介电常数：ﻫε ＝Cｘ/Ｃｏ＝ε＇－ε”ﻫPrｅpreg/Coｒe 得概念ｐｐ就是种介质材料,由玻璃纤维与环氧树脂组成，corｅ其实也就是pp类型介质,只不过她两面都覆有铜箔,而pp没有、传输线特性阻抗得计算首先,我们来瞧下传输线得基本类型,在计算阻抗得时候通常有如下类型：微带线与带状线，对于她们得区分,最简单得理解就是，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得8 层主板，只有top 与bottｏｍ走线层才就是微带线类型,其她得走线层都就是带状线类型在计算传输线特性阻抗得时候, 主板阻抗要求基本上就是：单线阻抗要求55 或者６０O ｈm，差分线阻抗要求就是7０～1１0Ｏｈm，厚度要求一般就是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，我们假设以如下得叠层来走线。
PCB线路板阻抗计算公式
PCB线路板阻抗计算公式现在关于PCB线路板的阻抗计算方式有很多种，相关的软件也能够直接帮您计算阻抗值，今天通过polar si9000 来和大家说明下阻抗是怎么计算的。
在阻抗计算说明之前让我们先了解一下阻抗的由来和意义：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：■------ di —r - dz£・必从此图可以推导出电报方程加丄匚丄T d ~ + [g+ c—it 二0 u=0取传输线上的电压电流的正弦形式劣==一+ j如oc= - -f*推岀通解辽/『+ jy g + J^c定义岀特性阻抗无耗线下r=0, g=0 得7 -区%、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）|£C = Ep特性阻抗与波阻抗之间关系可从厂此关系式推岀.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,L8Oz 的概念 Oz 本来是重量的单位 0z （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:e = Cx/Co = - ee"'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.外匚走线L1F 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TQP L2L3L4L5 L6 L7CORFCORE .005"f 9 OZ(QiitAr l^yer+Pl^t ng)1 OZ(GMD)1 OZ1 OZ (VCC) I OZ (S1GMAL) 1 OZ(SIGNAL) 1 OZ(GrJD)F'repreo 丄 rril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 所示诫带线 带状线对照上面常用的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600hm, 差分线阻抗要求是 70~1100hm ，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。
PCB电路板PCB阻抗计算
PCB电路板PCB阻抗计算在PCB电路板设计中，阻抗是一个非常重要的参数。
准确计算和控制PCB电路板的阻抗可以确保信号的传输质量，减少信号损耗和干扰，并提高电路的性能。
1.厚度模型法2.三维建模法三维建模法是一种精确计算PCB阻抗的方法。
在这种方法中，使用电磁场仿真软件对整个PCB电路板进行三维建模，根据所使用的材料参数和几何特征，计算出电磁场的分布和阻抗。
这种方法可以考虑到更多的因素，如接地和供电平面的存在对阻抗的影响。
3.公式计算法除了使用软件模拟的方法，还可以使用一些公式来粗略计算PCB电路板的阻抗。
例如，对于微带线，可以使用公式Z=87/(sqrt(εr+1.41)) * ln(5.98*h/w+1.41)来计算阻抗，其中εr是相对介电常数，h是线的高度，w是线的宽度。
4.经验法对于一些常见的线宽和线距组合，也可以使用经验法来估算PCB电路板的阻抗。
例如，根据常见的线宽和线距组合的经验值，可以制定一个阻抗表格，根据线宽和线距的值查找相应的阻抗。
在进行PCB阻抗计算时，还需要考虑信号频率的影响。
因为电路板的阻抗会随着频率的变化而变化，因此需要根据实际的工作频率来计算阻抗。
通常，在高频应用中，PCB的阻抗控制更为严格。
为了准确计算PCB电路板的阻抗，建议使用专业的PCB设计软件，该软件通常会提供阻抗计算工具和阻抗模拟分析。
在进行阻抗计算之前，还需要正确设置PCB的材料参数和几何特征。
总结起来，PCB阻抗的计算是一个非常重要的任务，对于保证电路的性能和传输质量至关重要。
通过合理选取计算方法和使用专业工具，可以准确计算和控制PCB电路板的阻抗，从而提高电路的可靠性和稳定性。
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阻抗计算说明
Rev0.0
heroedit@
z给初学者的
一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教!
在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义
z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) ε
µ=EH Z 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.
z 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
Oz/ft² 1/4 1/2 1 2 3 4
Copper Plating Thickness (mil)
0.36 0.7 1.4 2.8 4.2 5.6
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：
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.
z 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
"'/εεε−==Co Cx
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)
----------谨以此文怀念初学SI的艰苦岁月。