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PCB设计总有几个阻抗不能连续的地方?

大家都知道阻力是连续的,但正如罗永浩所说,人生总是有几次踩大便的时候,PCB设计也总是有阻力不能连续的时候。我该怎么办?

特性阻抗:又称特性阻抗,不是直流阻抗,而是长线传输中的概念。在高频范围内,信号传输过程中,信号沿着到达的地方,信号线和参考平面(电源或地面)之间由于电场的确立,瞬间电流产生,如果传输线各向同性,信号传输的话,总是存在电流I,信号的输出电平为v,在信号传输过程中,传输线等效为电阻,大小为V/I,将该等效电阻称为传输线的特性阻抗z。信号在传输过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点反射。影响特性阻抗的因素有介电常数、介质厚度、线渐变线

掌上部分RF器件包装小,SMD焊盘宽度可能小于12mils,但RF信号线mils以上,使用渐变线,禁止线宽突变。渐变线如图所示,过渡部分的线不宜过长。

RF信号线如果走直角,拐角处的有效线宽度会增大,阻抗不连续,导致信号反射。为了减少不连续性,有两种方法可以处理拐角。圆弧角的半径必须足够大。一般来说,必须保证R3W。如图所示。

50欧细带线上有大焊盘时,大焊盘相当于分布容量,破坏了细带线的特性阻抗连续性。同时,可以用两种方法改善。首先,加厚微带线介质,然后挖掘焊盘下面的地平面,减少焊盘的分布容量。如下图所示。

过孔是镀在电路板顶层和底层之间的通孔外的金属圆柱体。信号通过孔连接不同层的传输线。过孔残桩是过孔未使用的部分。过孔焊盘为圆环状垫片,将过孔连接到顶部或内部传输线。隔离盘是各电源或接地层内的环形间隙,防止电源和接地层的短路。

经过严格的物理理论推导和近似分析,可以将孔的等效电路模型连接到电感两端的接地电容器,如图1所示。

从等效电路模型可以看出,孔本身存在地面寄生电容器,孔的反焊盘直径为D2,孔的焊盘直径为D1,PCB板厚度为t,板基材介电常数为,孔的寄生电容器大小与

孔的寄生电容器相似同样,过孔也有寄生电感,在高速数字PCB中,寄生电感的危害往往大于寄生电容器。其寄生串联电感会削弱旁路电容器的贡献,减弱整个电源系统的过滤效用。假设L为穿孔电感,H为穿孔长度,D为中心穿孔直径。类似孔的寄生电感大小类似于:

过孔是RF通道阻抗不连续性的重要因素之一,信号频率超过1GHz时,必须考虑过孔的影响。减少孔阻抗不连续性的常用方法是采用无盘技术、选择接线方式、优化反焊盘直径等。优化反焊盘直径是减少阻抗不连续性最常用的方法。由于孔的特性与孔径、焊盘、反焊盘、层叠结构、接线方式等结构尺寸有关,建议每次设计时根据情况优化HFSS和Optimetrics。采用参数化模型时,建模过程简单。审查时,需要PCB设计者提供相应的模拟文件。

孔径、焊盘直径、深度、反焊盘带来变化,阻抗不连续性、反射和插入损失的严重性。

与过孔结构类似,通孔同轴连接器也存在阻抗不连续性,因此解决方法与过孔相同。减少通孔同轴连接器阻抗不连续性的常用方法也是采用无盘技术、适当的接线方式、优化反焊盘直径。

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