阻抗模拟数值(1-10层板不同厚度、线宽线距)
PCB阻仿真(si9000)
PCB阻仿真(si9000)pcb传输线简介：随着pcb信号切换速度不断增长，当今的pcb设计厂商需要理解和控制pcb迹线的阻抗。
相应于现代数字电路较短的信号传输时间和较高的时钟速率，pcb迹线不再是简单的连接，而是传输线。
在实际情况中，须要在数字边际速度低于1ns或演示频率少于300mhz时掌控迹线电阻。
pcb迹线的关键参数之一就是其特性阻抗（即为波沿信号传输线路传输时电压与电流的比值）。
印制电路板上导线的特性阻抗就是电路板设计的一个关键指标，特别是在高频电路的pcb设计中，必须考量导线的特性阻抗和器件或信号所建议的特性阻抗与否一致，与否相匹配。
这就牵涉至两个概念：电阻掌控与阻抗匹配，本文重点探讨电阻掌控和叠层设计的问题。
阻抗控制电阻掌控(eimpedancecontroling)，线路板中的导体中会存有各种信号的传达，为提升其传输速率而必须提升其频率，线路本身若因颜料，叠层厚度，导线宽度等相同因素，将可以导致电阻应该变化，并使其信号杂讯。
故在高速线路板上的导体，其电阻值应掌控在某一范围之内，称作“电阻掌控”。
pcb迹线的阻抗将由其感应和电容性电感、电阻和电导系数确定。
影响pcb走线的阻抗的因素主要有:铜线的宽度、铜线的厚度、介质的介电常数、介质的厚度、焊盘的厚度、地线的路径、走线周边的走线等。
pcb阻抗的范围是25至120欧姆。
在实际情况下，pcb传输线路通常由一个导线迹线、一个或多个参照层和绝缘材质共同组成。
迹线和板层形成了掌控电阻。
pcb将常常使用多层结构，并且掌控电阻也可以使用各种方式去构筑。
但是，无论采用什么方式，电阻值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性同意：信号迹线的宽度和厚度迹线两侧的内核或预填材质的高度?迹线和板层的配置内核和预填材质的绝缘常数pcb传输线主要存有两种形式：微带线（microstrip）与带状线（stripline）。
微带线（microstrip）：微带线是一根带状导线，指只有一边存在参考平面的传输线，顶部和侧边都曝置于空气中（也可上敷涂覆层），位于绝缘常数er线路板的表面之上，以电源或接地层为参考。
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: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。
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阻抗计算教程
半固化片(即PP),一般包括:106,1080,2116,7628等,其厚度为:106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.
当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.
Si9000m增加了增强型建模功能，以便预测多介质PCB层的最终阻抗，同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。建模时常常忽略了表面涂层，Si9000m模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。这是一种更好的解决方案，可根据电路板采用的特殊阻焊方法进行定制。新的Si9000m还提取偶模阻抗和共模阻抗。（偶模阻抗是当两条传输线对都采用相同量值、相同极性的信号驱动时，传输线一边的特性阻抗。）在USB2.0和LVDS等高速系统中，越来越需要控制这些
PCB阻抗设计参考
前言为保证信号传输质量、降低EMI干扰、通过相关的阻抗测试认证，需要对PCB关键信号进行阻抗匹配设计。
本设计指南是综合常用计算参数、电视机产品信号特点、PCB Layout实际需求、SI9000软件计算、PCB供应商反馈信息等，而最终得出此推荐设计。
适用于大部分PCB供应商的制程工艺标准和具有阻抗控制要求的PCB板设计。
一、 双面板阻抗设计100欧姆差分阻抗推荐设计①、包地设计：线宽、间距 7/5/7 mil地线宽度≥20mil信号与地线距离6mil，每400mil内加接地过孔；②、不包地设计：线宽、间距 10/5/10mil差分对与对之间距离≥20mil（特殊情况不能小于10mil）建议整组差分信号线外采用包地屏蔽，差分信号与屏蔽地线距离≥35mil（特殊情况不能小于20mil）。
90欧姆差分阻抗推荐设计①、包地设计：线宽、间距 10/5/10mil地线宽度≥20mil信号与地线距离6mil或5mil，每400mil内加接地过孔；②、不包地设计：线宽、间距 16/5/16mil差分对与对之间距离≥20mil建议整组差分信号线外采用包地屏蔽，差分信号与屏蔽地线距离≥35mil（特殊情况不能小于20mil）。
要领：优先使用包地设计，走线较短并且有完整地平面可采用不包地设计；计算参数：板材FR-4，板厚1.6mm+/-10%，板材介电常数4.4+/-0.2，铜厚1.0盎司（1.4mil）阻焊油厚度 0.6±0.2mil，介电常数 3.5+/-0.3图1 包地设计图2 不包地设计二、四层板阻抗设计100欧姆差分阻抗推荐设计线宽、间距 5/7/5mil差分对与对之间距离≥14mil(3W准则)注：建议整组差分信号线外采用包地屏蔽，差分信号与屏蔽地线距离≥35mil（特殊情况不能小于20mil）。
90欧姆差分阻抗推荐设计线宽、间距 6/6/6mil差分对与对之间距离≥12mil(3W准则)要领：在差分对走线较长情况下，USB的差分线建议两边按6mil的间距包地以降低EMI风险（包地与不包地，线宽线距标准一致）。
阻抗模型讲解及阻抗计算
阻抗模型讲解及阻抗计算阻抗计算（以一个八层板为例）下面以如图1所示的八层板为例来介绍下相关阻抗的计算方法图11.微带线阻抗计算（1）表层(Top/Bot层)参考第二层，单端阻抗选用CoatedMicrostrip1B模型，单端50欧姆阻抗计算方法如图2所示，最后得到表层50欧姆单端线宽为6mil。
图2表层(Top/Bot层)单端阻抗计算（2）表层差分阻抗选用Edge-CoupledCoated Microstrip1B模型，差分100欧姆阻抗计算如图3所示，最后得到的表层100欧姆差分线宽线距为4.7/8mil。
图3表层(Top/Bot层)差分阻抗计算（3）表层（Top/Bot层）射频信号50欧姆阻抗的计算：因为射频信号要有足够宽的线宽，在阻抗不变的情况下，加大线宽就必须增加阻抗线到参考层的距离，所以50欧姆射频信号要做隔层参考也就是参考第三层，阻抗模型选用CoatedMicrostrip2B阻抗计算方法如图4所示，最后得到表层50欧姆射频信号的线宽为15.7mil。
图4表层50欧姆射频信号阻抗计算（4）微带线阻抗计算参数说明：1.H1是表层到参考层的介质厚度，不包括参考层的铜厚；2.C1,C2,C3是绿油的厚度，一般绿油厚度在0.5mil~1mil左右，所以保持默认就好，其厚度对阻抗的影响不是很大；3.T1的厚度一般为表层基铜铜厚加电镀的厚度，1.8mil为0.5OZ（基铜厚度）+Plating的结果；4.一般W1是板上走线的宽度，由于加工后的线为梯形，所以W2<w1，一般当铜厚为1mil以上时，w1-w2=1mil，当铜厚为0.5mil时w1-w2=0.5mil。
<p="">2.带状线阻抗计算（1）带状线（Art03和Art06层）内层单端阻抗选用Offeset Stripline1B1A模型,50欧姆阻抗计算方法如图5所示，计算出来的内层50欧姆单端线宽为5mil。
阻抗计算说明及图解
PCB 层数 1 2 3 4 5 6 7 8
6A 层板设置 TOP GND VCC SING GND BOTTOM
注：TOP 层成品铜厚 1OZ。
6A 层板设置（图示）
6B 层板设置 TOP VCC SING SING GND BOTTOM
8 层板设置 TOP GND SING VCC GND SING GND BOTTOM
15. L4 层 SING 90 Байду номын сангаас姆共面差分阻抗，参考层 L3 层 VCC& L5 层 GND：
16. L4 层 SING 100 欧姆共面差分阻抗，参考层 L3 层 VCC& L5 层 GND：
适用范围：内层差分共面阻抗,参考层为 同一层面的 GND/VCC 及与其邻近的两 个 GND/VCC 层 。（ 阻 抗 线 被 周 围 GND/VCC 包围，周围 GND/VCC 即为 参考层面）。 参数说明： H1：阻抗线路层到其邻近 GND/VCC 层之间的介质厚度 H2：阻抗线路层到其较远 GND/VCC 层之间的介质厚度 W2: 阻抗线线面宽度 W1: 阻抗线线底宽度 D1：阻抗线与 GND/VCC 之间的距离 T1：线路铜厚=基板铜厚 S1：差分阻抗线间隙 Er1：H1 对应介质层介电常数 Er2：H2 对应介质层介电常数
5. L4 层 SING 50 欧姆特性阻抗，参考层 L3 层 VCC& L5 层 GND：
ALICE
适用范围:两个 VCC/GND 夹一个线 路层之阻抗计算 参数说明： H1:线路层到较近之 VCC/GND 间 距离 H2:线路层到较远之 VCC/GND 间 距离+线路层铜厚 Er1:介质层介电常数(线路层到相邻 VCC/GND 间介质) Er2:介质层介电常数(线路层到较远 VCC/GND 间介质) W2：阻抗线线面宽度 W1: 阻抗线线底宽度
PCB阻抗计算参数说明
阻抗计算：1.介电常数E rE r（介电常数）就目前而言通常情况下选用的材料为F R-4，该种材料的E r 特性为随着加载频率的不同而变化，一般情况下E r的分水岭默认为1GH Z（高频）。
目前材料厂商能够承诺的指标<（1M H z)，根据我们实际加工的经验，在使用频率为1G H Z以下的其E r认为4．2左右。
—的使用频率其仍有下降的空间。
故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。
我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。
●（全部为1G H z状态下)●●2. 介质层厚度HH（介质层厚度）该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话，则该部分的设计应力求准确，FR-4的H的组成是由各种半固化片组合而成的（包括内层芯板），一般情况下常用的半固化片为：●1080 厚度0.075MM、●7628 厚度0.175MM、●2116厚度 0.105MM。
3.线宽W对于W1、W2的说明：5.铜箔厚度外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1 OZ左右。
内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。
表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。
加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um，大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。
注意：在用阻抗计算软件进行阻抗控制时，外层的铜厚没有0.5 OZ的值。
走线厚度T与该层的铜厚有对应关系，具体如下：铜厚(Base copper thk) COPPER THICKNESS(T)For inner layer For outer layerH OZ(Half 0.5 OZ) MIL MIL1 OZ2 OZ铜箔厚度（um）铜箔厚度（mil）铜箔厚度（OZ）18um0.5 OZ35um 1 OZOz 本来是重量的单位Oz(盎司ang si )=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0.13mm厚度的Core（铜箔的厚度35/35um）的厚度分布：层分布厚度（mm/mil）表层铜箔0.035mm/中间PP(FR4) 0.06mm/0.21mm厚度的Core（铜箔的厚度35/35um）的厚度分布：规格（原始厚度）有7628（0.185mm/），2116（0.105mm/），1080（0.075mm/3mil），3313（0.095mm/4mil ），实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右（即），7628（）6.厂家提供的PCB参数：不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异，通过与上海嘉捷通电路板厂技术支持的沟通，得到该厂的一些参数数据：（1）表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。
1.2,1.6 双面板差分阻抗设计线
成品板厚:1.2mm ，普通差分阻抗:设计线宽
7mil ，线距5mil ，
阻抗控制在100+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)成品板厚:1.2mm ，普通差分阻抗:设计线宽10mil ，线距5mil ，
阻抗控制在90+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)成品板厚:1.6mm ，普通差分阻抗:设计线宽7mil ，线距5mil ，
阻抗控制在100+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)成品板厚:1.2mm ，共面差分皮间距:6mil,阻抗控制在成品板厚:1.2mm ，共面差铜皮间距:5mil,阻抗控制成品板厚:1.6mm ，共面差分皮间距:6mil,阻抗控制在
成品板厚:1.6mm ，共面差分皮间距:5mil,阻抗控制在成品板厚:1.6mm ，普通差分阻抗:设计线宽10mil ，线距5mil ，阻抗控制在90+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)
面差分阻抗:设计线宽5mil，线距6mil，线到铜制在100+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)
共面差分阻抗:设计线宽6mil，线距5mil，线到抗控制在90+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)
面差分阻抗:设计线宽5mil，线距6mil，线到铜制在100+/-10%欧姆(详见下图阻抗计算结果)。
PCB线路板常用阻抗设计及叠层结构
PCB线路板常用阻抗设计及叠层结构PCB线路板的设计中，阻抗是一个重要的考虑因素。
阻抗设计是为了保证信号传输的质量和可靠性。
阻抗是指电流和电压之间的相对比例。
在PCB线路板设计中，要求电路中的高速和高频信号传输能够保持最佳的传输质量，所以需要对不同的信号进行不同的阻抗设计。
本文主要介绍PCB线路板常用的阻抗设计及叠层结构。
一、阻抗概述阻抗是电路中的一个重要参数，它描述了电路中电流和电压的关系。
在高速传输的PCB设计中，考虑阻抗的阻抗匹配特性，以尽量减少信号的反射和干扰，确保信号传输质量的稳定和可靠。
二、常用的阻抗设计1、单端阻抗设计单端阻抗设计是在单层PCB上完成的，适用于低频和中频的信号传输。
设计单端阻抗的目的是保持信号传输线的特性阻抗在设计范围内。
单端阻抗设计要考虑线宽、线距、板厚等因素，可通过常见的PCB设计软件实现。
2、差分阻抗设计差分阻抗设计是应用于高速传输的场合，旨在提高信号传输质量与带宽。
差分阻抗是指正负极性间的信号传输线阻抗，它相对于地线的阻抗相等。
差分阻抗的设计需要考虑线宽、线距、板层、板厚等因素，同时需要对信号输入端口的匹配进行优化。
三、常用的PCB线路板叠层开发结构1、4层板结构4层板结构是常见的PCB线路板设计中的最简单的叠层结构。
它包括两个内层地面层和两个信号层。
它通常被用于低频和中频电路设计，因为它具有较低的成本和更好的EMI性能。
2、6层板结构6层板结构是在4层的基础上增加信号层和地面层，同时也增加了堆叠方式的选择。
这使得6层板结构适用于更高频的应用程序，因为它具有更好的阻抗控制和EMI性能。
3、8层板结构8层板结构包括4层信号层和4层地面层。
在8层板结构中，可以通过两个内层地面层的特殊排布减少串扰，这使得它成为高速传输PCB线路板设计的理想选择。
此外，在PCB线路板设计中，8层板结构通常用于高密度板级设计，因为它提供更多的丰富选项和更好的EMI性能。
四、总结阻抗设计是PCB线路板设计中的一个重要环节，它要求传输线的特性阻抗能够稳定在设计范围内。