pcb阻抗板‘特性阻抗;基础知识

5.2 TDR 由来已久
利用时域反射仪量测传输线的特性阻抗（Z０）值，此举并非新兴事物。早年即曾用以监视海底电缆（Submarine Cable）的安全，随时注意其是否发生传输质量上的“不连续（Disconnection）的问题。目前才逐渐使用于 高速计算机领域与高频通讯范畴中
TDR 用于海底电缆监视图
行（等于正压讯号反向的回归路径 Return Path），如此将可完成整体性的回路（Loop）系统。该“讯 号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结，即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所 共同呈现的瞬间阻抗值（Instantanious Impedance），此即所谓的“特性阻抗”。
当电路板中的金属导线采用交流电进行信号传输时，所遇到的阻力称为阻抗 二、特性阻抗的计算方法
2．1 是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽（w）、线厚（t）、介质厚度（h）与介质常数（Dk）都扯 上了关系。此种传输线之一的微带线其图示与计算公式如下：
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Z0：印刷导线的特性阻抗 εr：绝缘材料的介电常数
电流阻力/感抗（XL）/容抗（XC） 电流、更主要为高频信号 阻抗测试仪
gistered 深圳顺易捷科技有限公司技术部 UnRe 2012.08.08
UnReg 相对是较小的。如图 2 所示。
3.2 导线宽度对 Z0 的影响 3.2.1 由于合适选定基板材料和完成 PCB 设计之后，介质常数、介质宽度和导线宽度等三个参数基本上 相对固定下来了 3.2.2 高频信号和高速数字(逻辑)信号从驱动组件传送出来并经过 PCB 信号传输线送到接受组件处，这 就是一种信号传输过程。在这个信号传输过程中，如果 PCB 的信号传输过程中，PCB 的信号传输线之 特性阻抗值 Z 与这两个组件的“电子阻抗”完全相匹配(实际上接受组件的阻抗要大于驱动组件的阻抗 才合理)时，则所传送的信号之能量便得到了完整的传输，这种情况是理想状态。如果 PCB 的传输线 Z0 不匹配而产生变化偏差或变化偏差过大，则将会在传输信号的过程中发生反射、散失、衰减或时间 延迟等问题。严重时，甚至会引起完全“失真”而接受不到原来的真实信号。 因此，高频信号和高速数字信号要在 PCB 传输线中得到完整的传输，就必须做到在 PCB 传输线上 的任何一点处的特性阻抗值 Z0 应是均等才行，这就意味着在 PCB 传输线的任何一处的横截面积(包括
六、阻抗与电阻的区别
项次
相同点
单位
电阻 欧姆
阻抗 欧姆
备注
不同点
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相同 电流 区别 计算 公式 影响 因素 传递 内容 判定 方法
直流电 R=U/R 电流阻力 电流 O/S
交流电 Z= R2（XL-XC）2
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5.3 CPU 载板的 TDR 测试
d Hioki 公司 2001 年六月才在 JPCA 推出的“1109 Hi Tester”，为了对 1.7GHz 高速传输 FC/PGA 载板在 Z0 方
面的正确量测起见，已不再使用飞针式（Flying probe）快速移动的触测，也放弃了 SMA 探棒式的 TDR 手动
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阻抗板“特性阻抗”基础知识
根据传输线理论和信号的传输理论，信号不仅仅是时间变量的函数，同时还 是距离变量的函数，所以信号在连线上的每一点都有可能变化。因此定义连线的 交流阻抗，即变化的电压和变化的电流之比为传输线的特性阻抗（Characteristic impedance） 一、 特性阻抗的定义
传统上，PCB 导线宽度偏差允许为±20%，这对于非传输线的常规电子产品用的 PCB 导线(导线长 度小于信号波长的七分之一)来说，已经能满足要求了。但是对于有 Z0 控制要求的信号传输线来说， PCB 导线宽度偏差±20%已不能满足要求，因此，此时的误差一般已超过±10%，而且 Z0 误差还会随 着介质厚度减薄而偏大。
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无缺陷而理想的)都必须是相同的。但是，在 PCB 传输线的实际生产加工中是不可能完全做到的。所 以，PCB 中传输线的控制，在基板材料确定之后，在双面板中，实质上是传输线的横截面积尺寸一致 性的控制问题；在多层板中实质上是传输线横截面积尺寸一致性和介质厚度均匀性的控制，但主要还 是传输线截面积尺寸一致性和完整性问题。由于 PCB 传输线的加工过程所涉及的加工工序和工艺参数 (特别是动态工艺参数)太多，即使采用全自动化生产加工也是难于做到的。因此人们只能把生产加工 的 PCB 传输线整个横截面积尺寸控制在规定的范围之内，所以 PCB 传输线的 Z0 也只能根据应用对象 而控制在设计规定数值之内。
1． 3 反之，当握处之挤压不足以致射程太近者，则照样得不到想要的结果。过犹不及皆非所欲，唯有恰 到好处才能正中下怀皆大欢喜
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nRegistered 2、 特性阻抗：当某讯号方波，在传输线组合体的讯号线中，以高准位（High Level）的正压讯号向前 U 推进时，则距其最近的参考层（如接地层）中，理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前
3.4 基板材料及 PCB 生产对特性阻抗的影响关系
介质常数对 Z 的影响（反比关系） 介质厚度对 Z 的影响（正比关系）
铜箔厚度对 Z 的影响（反比关系） 导线宽度对 Z 的影响（反比关系）
四、阻抗测试线的设计方法
4.1 阻抗测试线设计示意图
T2
T1
B2
B1
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4． 2 示意图说明：
4．2．1 阻抗线的位置
一般加在生产板 PNL 边上或在客户允许的前提下加在 SET 边上
4．2．2 阻抗线的规格说明
4．2．2．1 T1、T2/B1、B2 为四个 PTH 孔，一般为喷锡成形孔，成品孔径为 1.00mm 左右，RING（成品 焊环）要求为 0.16-0.20mm;
从上述理论计算中可以得出这样的认识和结论，传统的线宽误差精度控制规定已不适用于传输线之 要求了，必须根据传输线传输信号的特性来确定传输线宽度的误差精度。如传输高频信号的传输线， 其精度控制要严得多，才能达到较小的 Z0 偏差值。这些要求可以根据公式(1)和已知的介质厚度、导线
d 厚度和 Z0 偏差值而计算出导线的精度(误差)控制大小。
d h：印刷导线与基准面之间的介质厚度
w：印刷导线的宽度
e t：印刷导线的厚度 r 2．2 用电子软件计算阻抗值(英国 Porar 公司软件) te 三、影响阻抗值的因素 is 3.1 铜箔厚度对 Z0的影响
从公式可看出铜箔厚度也是影响 Z0 的一个重要因素，铜箔厚度越大，其特性阻抗就越小，但其变化范围
is 0.4”
4”(100mm)
0.1
g 0.2
0.1
e7.0”
R阻抗测试线添加示意图
Un 五、特性阻抗的测试
5.1 采用 TDR 的量测
其一般性的量测方法，就是使用“时域反射仪”（Time Domain Reflectometry；TDR ）。此 TDR 可产生一种 梯阶波（Step Pulse 或 Step Wave），并使之送入待测的传输线中而成为入射波（Incident Wave）。于是当 其讯号线在线宽上发生宽窄的变化时，则荧光幕上也会出现 Z0 奥姆值的上下起伏振荡。
e 触测（Press-type）的做法。而改采固定式高频短距连缆，与固定式高频测针的精准定位，而在自动移距及 UnRegister 接触列待测之落点处，进行全无人为因素干扰的高精密度自动测试
在 CCD 摄影镜头监视平台的 XY 位移，及 Laser 高低感知器督察 Z 方向的落差落点，此等双重精确定位与找 点，再加上可旋转式接触式测针之协同合作下，得以避免再使用传统缆线、连接器、与开关等中介的麻烦， 大幅减少 TDR 量测的误差。如此已使得“1109 HiTESTER”在封装载板上对 Z0 的量测，远比其它方法更为精 确。
1、 实例片段（软管送水浇花）来自百度文库
gistered 1．1 一端手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头。当握管处所施压的力道恰好，而让水柱的射程 UnRe 正确洒落在目标区时，则施与受两者皆欢
1． 2 然而一旦用力过度水注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源，甚至还可能因强力水压无处宣泄， 以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱
4.2.2.2 T1/B1 分别相连的测试线长一般为 100mm，线宽与板内生产板内阻抗线宽度一致，且线面盖阻焊 油墨；
d 4.2.2.3 T1-T2/T2-B2/B2-B1/B1-T1 的两个相邻孔中心距一般为 2.54mm; e 4.2.2.4 其中，T1 仅与 TOP 层阻抗测试线相连，T2 仅与 TOP 面第 2 层内层相连；B1 仅与 BOT 层阻抗测 r 试线相连，B2 仅与 BOT 层第 2 层相连。 te 阻抗条的设计图例：
3.3 但当上述微带线中 Z0 的四种变数（w、t、h、 r）有任一项发生异常，例如图中的讯号线出现缺口
e 时，将使得原来的 Z0 突然上升（见上述公式中之 Z0 与 W 成反比的事实），而无法继续维持应有的稳 UnRegister 定均匀（Continuous）时，则其讯号的能量必然会发生部分前进，而部分却反弹反射的缺失