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[信息与通信]PCB印刷线路板阻抗控制

* * 如何做好阻抗控制 1.阻抗匹配 Home 如何做好阻抗控制 2.傳輸線之終端控管技術(Termination) 4.阻抗計算的邏輯 5.材料成本的考量 3.特性阻抗的定義(Characteristic Impedance) 6.阻抗線路檢查事項 ( Imp. Trace Review Items ) 7. 壓合結構設計重點 數位系統之多層板訊號線(Signal Line)中,當出現方波訊號的傳輸時,可將之假想成為軟管(hose)送水澆花。一端於手握處加壓使其射出水柱,另一端接在水龍頭。當握管處所施壓的力道恰好,而讓水柱的射程正確灑落在目標區. Home 1.阻抗匹配: 將訊號的傳輸看成軟管送水澆花 Home 然而一旦用力過度水注射程太遠,不但騰空越過目標浪費水資源。也有可能因強力水壓無處宣洩,以致往來源反彈造成軟管自龍頭上的掙脫! (阻抗太高) 1.阻抗匹配: 將訊號的傳輸看成軟管送水澆花 Home 反之,當握處之擠壓不足以致射程太近者,則照樣得不到想要的結果。(阻抗太低) 1.阻抗匹配: 將訊號的傳輸看成軟管送水澆花 唯有拿捏恰到好處才能符合實際需求的距離。(阻抗匹配) Home 上述簡單的生活細節,正可用以說明方波(Square Wave)訊號(Signal)在多層板傳輸線(Transmission Line,係由訊號線、介質層、及接地層三者所共同組成)中所進行的快速傳送。 1.阻抗匹配: 將訊號的傳輸看成軟管送水澆花 介質層 訊號線 接地層 Home 此時可將傳輸線(常見者有同軸電纜Coaxial Cable,與微帶線 Microstrip Line 或帶線 Strip Line 等)看成軟管,而握管處所施加的壓力,就好比板面上“接受端”(Receiver)元件所並聯到 Gnd 的電阻器一般,可用以調節其終點的特性阻抗(Characteristic Impedance),使匹配接受端元件內部的需求。 1.阻抗匹配: 將訊號的傳輸看成軟管送水澆花 由上可知當“訊號”在傳輸線中飛馳旅行而到達終點,欲進入接受元件(如 CPU 或 Memory 等大小不同的 IC)中工作時,則該訊號線本身所具備的“特性阻抗”,必須要與終端元件內部的電子阻抗相互匹配才行,如此才不致任務失敗白忙一場。用電腦術語說就是“正確執行指令,減少雜訊干擾,避免錯誤動作”。一旦彼此未能匹配時,則必將會有少許能量回頭朝向“發送端”反彈,進而形成反射雜訊(Noise)的煩惱。 Home 2.傳輸線之終端控管技術(Termination) 當傳輸線本身的特性阻抗(Z0)被設計者訂定為28ohm時,則終端控管的接地的電阻器(Zt)也必須是28ohm,如此才能協助傳輸線對Z0的保持,使整體得以穩定在28 ohm的設計數值。也唯有在此種 Z0=Zt 的匹配情形下,訊號的傳輸才會最具效率,其“訊號完整性”(Signal Integrity,為訊號品質之專用術語)也才最好。 Home 2.傳輸線之終端控管技術(Termination) 當某訊號方波,在傳輸線組合體的訊號線中,以高準位(High Level)的正壓訊號向前推進時,則距其最近的參考層(如接地層)中,理論上必有被該電場所感應出來的負壓訊號伴隨前行(等於正壓訊號反向的回歸路徑 Return Path),如此將可完成整體性的迴路(Loop)系統。該“訊號”正行進中,但我們將時間凍結住,即可想像其所遭受到來自訊號線、介質層與參考層等所共同呈現的瞬間阻抗值(Instantaneous Impedance),此即所謂的“特性阻抗”。 Home 3.特性阻抗的定義(Characteristic Impedance) “特性阻抗”應與訊號線之線寬(w)、線厚(t)、介質厚度(h)與介質常數(Dk)都扯上了關係。此種傳輸線之一的微帶線其圖示與計算公式如下: Home 3.特性阻抗的定義(Characteristic Impedance) 阻抗設計簡單的說就是找一組參數(介電層厚度H , 線寬W , 介電常數εr , 銅厚T) 的組合, 使參數代入公式中可以命中規格中值. 使用APSIM RLGC模擬軟體計算阻抗, 相關作業程序, 請參考阻抗模擬作業規範. 下圖為各參數與阻抗的關係. 阻抗值與介電層厚度成正比. Home 3.特性阻抗的定義(Characteristic Impedance) 阻抗值與線寬成反比 . Home 3.特性阻抗的定義(Characteristic Impedance) 阻抗值與介電常數成反比. Home 3.特性阻抗的定義(Characteristic Impedance) 阻抗值與銅厚成反比 當上述微帶線中Z0

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