PCB做板阻抗要求计算
PCB阻抗设计及计算教程
PCB阻抗设计及计算教程PCB阻抗设计及计算是电路设计与布局中的重要一环，它对于保证电路性能、抑制信号干扰和提高系统稳定性具有至关重要的作用。
本文将介绍PCB阻抗的基本概念，阻抗设计的目标和方法，并详细解释如何进行PCB阻抗计算。
1.基本概念：在PCB设计中，阻抗是指电流或信号在电路板上的传输时遇到的阻碍。
阻抗主要由导线、平面、空气等介质的特性决定。
常见的阻抗有单端阻抗和差分阻抗。
2.阻抗设计的目标：(1)确保信号完整性：通过控制阻抗，避免信号的反射和损耗，确保信号的完整性，避免信号失真以及噪声和串扰的引入。
(2)抑制系统的电磁辐射：通过设计合适的阻抗，减少电流的回流路径，降低系统的电磁辐射水平，提高抗干扰能力。
(3)提高系统的工作稳定性：通过阻抗设计和匹配，使得信号传输更加稳定，避免因阻抗不匹配引起的系统不稳定和故障。
3.阻抗设计的方法：(1)常规PCB布局：根据电路需求和信号速度，尽量避免使用过长过窄的线路，减小阻抗不匹配和信号失真的可能性。
(2)地线的设计：地线是设计阻抗的重要因素之一，它应该尽量宽而平，以减小阻抗，提高地线的传输能力。
(3)控制环境因素：根据设计需求，合理选择PCB板材和层间距，控制介质常数，进而控制阻抗值。
(4)信号层堆叠：通过合理的层次规划和PCB板厚度选择，控制信号层之间的间距和层间介质特性，达到要求的阻抗。
4.PCB阻抗计算：(1)阻抗计算规则：根据线宽、线距和介质常数等参数，可以使用在线计算软件或公式进行阻抗计算。
常用的公式有微带线和线间微带线的计算公式。
(2)使用在线计算软件：目前市面上有许多免费的在线阻抗计算软件，只需输入所需参数即可得到计算结果。
(3)使用电磁仿真软件：对于复杂的PCB设计，可以使用电磁仿真软件进行阻抗计算，如ADS、CST等软件。
仿真软件可以更加准确地计算阻抗，并考虑复杂的环境因素。
总结：PCB阻抗设计及计算是PCB设计中不可忽视的一环，它对电路性能和系统稳定性具有重要影响。
SI9000 PCB阻抗计算实例
目录第一节常用叠层模板说明 (3)1.1双面板1.6MM叠层模板 (5)1.24层板1.0MM叠层模板 (5)1.34层板1.2/1.6MM叠层模板 (6)1.46层板1.2/1.6MM叠层模板 (6)1.58层板1.8MM叠层模板 (7)1.610层板1.0MM叠层模板 (7)1.712层板1.8MM叠层模板 (7)第二节SI9000界面说明 (8)第三节SI9000阻抗计算模板说明 (9)3.1差分阻抗不包地计算模板 (9)3.2外层单端阻抗不包地计算模板 (9)3.3外层单端阻抗包地计算模板 (10)3.4内层单端阻抗不包地计算模板 (10)3.5差分对阻抗不包地计算模板 (11)3.6差分对阻抗包地计算模板 (11)3.7内层差分对阻抗无包地计算模板 (12)3.8外层共面单端阻抗计算模板（2层板用） (12)3.9外层共面差分对阻抗计算模板（2层板用） (13)3.10外层差分无阻焊计算模板（四层及以上） (13)3.11内层相邻层屏蔽差分对阻抗计算模板（6层及以上） (14)第四节阻抗计算正推反推教程 (15)4.1阻抗计算正推 (15)4.2阻抗计算反推 (15)第五节两层板阻抗计算实例（2层板）（共面阻抗） (16)5.1两层板1.6MM板厚单端特性50欧姆阻抗计算 (16)5.2两层板1.6MM板厚差分100欧姆阻抗计算 (16)5.3两层板单端共面地阻抗计算 (17)5.4两层板差分共面地阻抗计算 (18)5.5两层板板厚1.6MM USB差分90欧姆阻抗计算 (19)5.6两层板板厚1.6MM RF输入单端90欧姆阻抗计算 (20)第六节四层板阻抗计算实例 (21)6.1四层板1.0MM板厚单端包地50欧姆阻抗计算（WIFI天线） (21)6.2四层板1.0MM板厚差分对包地90欧姆阻抗计算（USB差分） (22)6.3走在表层，次表层挖空，参考地是第3层单端50欧姆阻抗计算 (22)6.4走在表层，次表层不挖单端50欧姆阻抗计算 (23)6.54层板板厚1.6MM单端50欧姆阻抗计算 (23)6.64层板板厚1.6MM阻抗计算（单端/差分） (24)6.74层板板厚1.6MM TOP/BOT单端阻抗50欧姆计算 (25)6.84层板板厚1.6MM TOP/BOT差分50欧姆阻抗计算 (26)第七节六层板阻抗计算实例 (27)7.1走在第4层，参考地是第3、5层单端50欧姆阻抗计算 (27)7.26层板板厚1.2MM阻抗计算（单端/差分） (27)7.36层板板厚1.6MM表层阻抗计算（单端/差分） (29)7.46层板板厚1.6MM内层阻抗计算（单端/差分） (30)7.56层板板厚1.6MM TOP/BOT单端50欧姆阻抗计算 (31)7.66层板板厚1.6MM TOP/BOT差分50欧姆阻抗计算 (32)7.76层板板厚1.6MM L2/L5层单端50欧姆阻抗计算 (33)7.86层板板厚1.6MM L2/L5层差分100欧姆阻抗计算 (33)第八节八层板阻抗计算实例（待补充） (34)8.1八层板1.6MM板厚差分100欧姆阻抗计算（待补充） (34)第九节十层板阻抗计算实例（待补充） (34)9.1十层板1.6MM板厚差分100欧姆阻抗计算 (34)第十节附录（收录实例，没有区分板层数） (34)第一节常用叠层模板说明常用的软件阻抗模型主要有三种: （1）特性阻抗，也叫单端阻抗；（2）差分阻抗，也叫差动阻抗；（3）共面阻抗，也叫共面波导阻抗，主要应用于双面板阻抗设计当中。
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。
SI9000PCB阻抗计算实例
SI9000PCB阻抗计算实例SI9000是一款用于计算PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计中的传输线阻抗的软件工具。
在PCB设计中，传输线的阻抗是一个重要的参数，它决定了信号在传输线上的传输质量和速度。
SI9000通过使用传输线的几何参数和材料特性，可以快速准确地计算出传输线的阻抗。
下面将通过一个实例来说明如何使用SI9000进行PCB阻抗计算。
假设我们有一个印刷电路板上的差分传输线，其几何参数如下：- 传输线宽度：4 mil- 信号线间距：6 mil- 传输线高度：1.6 mm- 传输线长度：10 cm-PCB基材介电常数：4.6-PCB基材损耗正切：0.02首先，我们需要创建一个新的SI9000项目，并将以上几何参数输入到软件中。
接下来，我们需要选择合适的电磁场求解器方法。
SI9000提供了多种求解器方法，包括静电场、静磁场、动态磁场以及全波求解器等。
在这个实例中，我们可以选择使用全波求解器。
然后，我们需要设置传输线的材料特性。
SI9000可以根据选择的基材介电常数和损耗正切来计算传输线的阻抗。
对于差分传输线来说，我们需要设置差分对之间的间距。
在这个实例中，信号线间距为6 mil。
完成参数设置后，我们可以运行SI9000进行计算，软件会根据输入的参数计算出传输线的阻抗。
计算完成后，SI9000会给出传输线的阻抗值。
在这个实例中，我们可以得到差分传输线的阻抗为100欧姆。
除了阻抗计算，SI9000还可以提供其他有用的信息，如传输线的电磁场分布图和传输线的延迟时间等。
总结起来，SI9000是一个用于计算PCB传输线阻抗的实用工具。
在进行PCB设计时，使用SI9000可以快速准确地计算出传输线的阻抗，从而确保信号的传输质量和速度。
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线宽阻抗计算公式
PCB线宽阻抗计算公式
1.微带线线宽阻抗计算公式
微带线是一种常见的PCB传输线形式，它由一层介电质基片、导体层和贴片组成。
微带线的线宽阻抗计算公式可以表示为:
Z0 = 87/sqrt(Er+1.41)*log(5.98*h/w+1.41)
其中，Z0是线宽为w的微带线的特征阻抗，Er是介电常数，h是基片高度。
这个公式是通过对微带线的电磁场和传输线的特性阻抗进行数学建模而得出的。
它考虑了介质的损耗和辐射特性，可以用来计算高频信号在微带线上的传输特性。
2.通过线宽和阻抗计算线长
当我们知道了线宽和阻抗的关系后，有时候需要计算线长时，可以将上面的公式变形得到：
L = (0.2286*v)/(Z0*sqrt(Er))
其中，L是线的长度，v是信号在传输线上的速度。
这个计算公式可以帮助我们计算线的长度，从而帮助我们更好地布局PCB。
在实际应用中，有很多在线计算器或者专业的PCB设计软件可以帮助我们计算出线宽和阻抗的关系，比如Saturn PCB Design Toolkit、Advanced Circuits' Impedance Calculator等。
这些工具提供了更详细且准确的计算结果，可以帮助工程师们更好地设计PCB布局。
综上所述，PCB线宽阻抗计算公式是设计中非常重要的一部分，它们可以帮助我们计算出PCB线宽与电气信号的阻抗之间的关系，从而保证信号传输能够获得最佳性能。
PCB阻抗计算方法
PCB阻抗计算方法1.压缩形式计算方法：压缩形式的计算方法更加直观，适合简单的板上线路。
这种方法主要用于计算标准微带线和彼此对称的差分微带线的阻抗。
对于标准微带线，可以使用以下的公式计算其阻抗：Z0 = 87/sqrt(εr+1.41) * (h/w + 1.42/w - 0.23) (单位：Ω)其中，Z0是微带线的阻抗，εr是介电常数，h是线的高度，w是线的宽度。
对于差分微带线，可以使用下面的公式计算其阻抗：Z0 = 2 * Zo * sqrt(1 - (0.832*b)/(2a + b)) (单位：Ω)其中，Z0是差分微带线的阻抗，a是差分微带线的间距，b是差分微带线的宽度。
2.频率域形式计算方法：频率域形式的计算方法更加精确，适合复杂的线路。
这种方法主要用于高速差分信号和微波传输线的阻抗计算。
在频率域形式中，可以使用EM场模拟工具，如HFSS、ADS和Ansys等软件进行仿真分析。
通过在软件中导入PCB设计文件，并设置好电路板的材料参数、层次结构和布局，可以计算出阻抗的精确值。
通过软件可以分析微带线和差分线的复杂电磁参数，如介电常数、导体电阻等，并能根据需求调整线宽、线距等参数以达到所需的阻抗数值。
值得注意的是，在使用频率域形式计算方法时，需具备一定的电磁场理论基础和仿真软件的使用经验。
此外，频率域形式计算方法较为复杂，适用于专业的设计工程师。
在进行PCB阻抗计算之前，还需要考虑以下因素：-PCB材料：不同的材料具有不同的阻抗特性，例如介电常数和介电失真因数等。
应根据所选材料的参数进行计算。
-PCB层次结构：多层PCB的阻抗计算会比单层的复杂一些，需考虑到堆叠层与穿孔之间的电磁相互作用。
-线宽和线距：线宽和线距会直接影响阻抗数值。
合理的线宽和线距设置非常重要。
-线和地平面的间距：线与地平面之间的距离也会影响阻抗数值。
地平面距离越小，阻抗越低。
-信号频率：对于高速信号传输，需考虑到频率对阻抗的影响。
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此处约 115 OHM
（同上 图：因为 差分阻抗 线线宽与 线距与上 图一样 。）
8. DDR 的数据线 和地址线 做到 143 OHM
此处约
此处约 165 OHM
同上图
10. DDR 的数据线 和地址线 做到 143 OHM
5. DDR 的数据线 和地址线 做到 143 OHM
此处约 115 OHM
（同上 图：因为 差分阻抗 线线宽与 线距与上 图一样 。）
6. DDR 的数据线 和地址线 做到 143 OHM
此处约 115 OHM
（同上 图：因为 差分阻抗 线线宽与 线距与上 图一样 。）
7. DDR 的数据线 和地址线 做到 143 OHM
同上图
此处约 165 OHM
10. DDR 的数据线 和地址线 做到 143 OHM
此处约 同上图。 165
OHM
1. USB 线需要做 到 90 OHM
此处约 120 OHM
（见后图 计算）
2. HDMI 线 做到 100 OHM
此处约 115 OHM
（见右 图）
3. DDR的 时钟线做 到 100 OHM
此处约 115 OHM
（见右图
4. DDR的 时钟线做 到 100 OHM
此处约 115 OHM
（同上 图：因为 差分阻抗 线线宽与 线距与上 图一样 。）