阻抗知识培训教材(2007.03.08).

1、目目 錄錄阻抗定義阻抗定義阻抗測試原理說明阻抗測試原理說明阻抗設計實務阻抗設計實務現場討論現場討論1 1. .特性阻抗特性阻抗(Characteristic Impedance)當兩個導體與大地絕緣后彼此間的阻抗。2.2.差動阻抗差動阻抗(Differential Impedance)兩導體間的量測阻抗。一阻抗相關定義一阻抗相關定義3 3. .電阻與阻抗的區別電阻與阻抗的區別: : 在直流電路中電流傳送時所遭遇導體的阻力稱之為電阻。單位是歐姆由于歐姆定律I=U/R可知電阻與電壓成正比與電流強度成反比與導線長成正比與截面積成反比。交流電電流性質交流電電流性質交流電電流性質交流電電流性質RCL阻抗

2、值與導線本身之:電阻(R)容抗(XC)感抗(XL)三者都有關系 Z= R2+(XL-XC)24.4.特性阻抗特性阻抗 在訊號傳輸線中其高頻訊號或電磁波傳播時所遭遇的阻力稱之為特性阻抗所用單位為歐姆。與電感(L)及電容(C)的關系如下式 Z= L/C 指的是PCB之外層Trace,經一介電物質鄰接一整片平面(solid plane)Microstrip方式提供PCB上之RF壓制缺點是此PCB外部信號層會輻射RF能量進入環境除非在此層之上下加入金屬屏蔽。4.1 Microstrip(微條線微條線) 圖示圖示Micro-strip lineMicro-strip line4.2 Strip line

3、 (條線式條線式) 信號層介于兩個solid plane 之間strip line可達到較佳之輻射防制但只能用在較低的傳輸速度因信號層介于兩個solid plane之間 ,兩平面間會有電容性耦合導致降低高速信號之邊緣速率。圖示圖示Strip line 5.介電常數介電常數(Dielectric Constant) 某一介質材料的電容為與相同條件下以真空為介質之電容 0 兩者之比值( / 0 )稱為該材料之介電常數。在頻率1MHZ下傳統FR4基材的介電常數為.。雷達的工作原理雷達的工作原理 利用其本身的發射機發射一種脈波訊號到空氣中然后再利用其自身內部的接收機去接收所打到目標物上又折回來的反射脈

4、波從輸出訊號到接收回來的反射波二者間出現的“時間差”可用來確定發射機與目標物之間的距離從而反射量的大小確定目標物的體積。二測試原理說明二測試原理說明TDR 時域反射器(Time Domain Reflectometry) TDR是利用將入射波(Incident Wave)發出后使所產生反射波(Refletion)的大小與時間之間的關系對不同長度的未知導體測量其阻抗(Impedance)變化的一種儀器。 TDR 概述TDR 基础v加在標準阻抗(內置)上的一個已知脈衝向被測器件傳輸v如果發生阻抗不連續,能量從被測器件反射回發射源 v被測器件的阻抗值可以用系統的參數表示TDR 电路的框图Typica

5、l TDR System50 Zo = 50 ReflectionsIncident Step50 ProbeCircuit Board Trace(Whats wrongwith this picture?)1 + 1 - 1 + .21 - .21 Division5 DivisionsReflected StepIncident Step测试阻抗Rho () = = 0.2ZL =Z0= 50=75200ps/div divCursor 1 at 50 Reference LineCursor 2 at Reflection from Load ResistorMicrostrip Di

6、scontinuitiesConnectorCapacitiveDiscontinuityInductiveDiscontinuityOpen CircuitIncident Step Time1. 影響阻抗之因素影響阻抗之因素:介電常數 (r) :由原物料決定。B:線路厚度(T):由原物料決定和制程能 力決定。C:線路寬度(w):由客戶設計原稿和制程能力決定。D:介質厚度():由客戶設計原稿和制程能力及原物料決定。三阻抗設計三阻抗設計2.簡明之阻抗設計公式簡明之阻抗設計公式 87 5.98HZ0= * ln r +1.41 0.8w +T3.特性阻抗因素之相互關系特性阻抗因素之相互關系線寬

7、特性阻抗值 線寬 特性阻抗值線厚 特性阻抗值 線厚 特性阻抗值介質厚度 特性阻抗值 介質厚度 特性阻抗值介電常數 特性阻抗值 介電常數 特性阻抗值4.標准阻抗標准阻抗Coupon設計設計 5.四層板四層板(差動阻抗差動阻抗) 阻抗不良原因阻抗不良原因成品阻抗成品阻抗 阻抗在油墨覆蓋之后阻抗會有降低其原因為油墨作為一種介質將阻抗線包藏在里面使阻抗成為內層阻抗。其等效于在阻抗線表面增加一層介質層因此成品阻抗要考慮阻抗線上油墨厚度。油墨厚度對阻抗的影響 在防焊之后阻抗會有所降低并且因為油墨顏色的不同其降幅也不一樣。其變化規律為油墨顏色越深其降幅越大油墨顏色越淺其降幅越小。不同阻值阻抗降幅 阻抗在不同阻值情況下阻抗降幅并不相同阻抗值越高其到成品阻抗降幅越大阻抗值越低其到成品阻抗降幅越小。阻抗線寬(mil)阻抗降幅()MAXAVERMIN4.09.348.667.464.59.368.667.445.09.378.687.475.59.398.707.496.09.418.717.496.57.366.936.187.06.496.205.547.56.155.755.118.05.765.424.948.55.394.944.499