PCB板的特性阻抗与特性阻抗控制
微带线结构的特性阻抗Z0计算公式：Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）
其中：εr －介电常数 H－介质厚度 W－导线宽度 T－导线厚度
板材的 εr 越低，越容易提高PCB线路的Z0 值，而与高速 元件的输出阻抗值匹配。
1、 特性阻抗Z0与板材的εr成反比
Z0 随着介质厚度的增加而增大。因此，对Z0 严格的高频 线路来说，对覆铜板基材的介质厚度的误差，提出了严格的 要求。通常，介质厚度变化不得超过10％。
2、 介质厚度对特性阻抗Z0的影响
随着走线密度的增加，介质厚度的增加会引起电磁干扰 的增加。因此，高频线路和高速数字线路的信号传输线，随 着导体布线密度的增加，应减小介质厚度，以消除或降低电 磁干扰所带来的杂信或串扰问题、或大力降低εr ，选用低εr 基材。
根据微带线结构的特性阻抗Z0 计算公式：Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）
铜箔厚度（T）是影响Z0的一个重要因素，导线厚度越 大，其Z0越小。但其变化范围相对较小。
3、 铜箔厚度对特性阻抗Z0的影响
越薄的铜箔厚度，可得到较高的Z0 值，但其厚度变化对 Z0 贡献不大。
采用薄铜箔对Z0 的贡献，还不如说是由于薄铜箔对制造 精细导线，来提高或控制Z0 而作出贡献更为确切。
根据公式：
Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）
线宽W越小，Z0越大；减少导线宽度可提高特性阻抗。
线宽变化比线厚变化对Z0的影响明显得多。
4、 导线宽度对特性阻抗Z0的影响
Z0 随着线宽W变窄而迅速增加，因此，要控制Z0 ，必须严 格控制线宽。目前，大多数高频线路和高速数字线路的信号传输线宽 W为0.10或0.13mm。传统上，线宽控制偏差为±20％。对非传输线的常规电 子产品的PCB导线（导线长 《 信号波长的1/7）可满足要 求，但对有Z0 控制的信号传输线，PCB导线宽度偏差±20％， 已不能满足要求。因为，此时的Z0 误差已超过±10%。
举例如下：
某PCB微带线宽度为100μm，线厚为20μm，介质厚度为100μm，假设成品 PCB铜厚度均匀不变，问线宽变化±20%，Z0 能否符合±10%以内？
解：根据公式
Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / （0.8W+T）
代入：线宽W0 ＝ 100μm， W1 ＝ 80μm， W2 ＝ 120μm，线厚T＝20μm，介 质厚度H＝100μm，则：Z01 /Z02 =1.20
所以，Z0 刚好±10%，不能达到《±10%。
要达到特性阻抗Z0 《±10%，导线宽偏差必须进一步缩小， 必须远小于±20%才行。
同理，要控制Z0 ≤5％，导线宽公差必须控制≤±10%。
因此，我们就不难理解，为什么聚四氟乙烯PCB和某些 FR-4PCB，要求线宽±0.02mm，其原因就是要控制特性阻抗 Z0值。
评论