利用Cadence PCB SI分析特性阻抗变化因素

1、概要

　　在进行PCB SI的设计时，理解特性阻抗是非常重要的。这次，我们对特性阻抗进行基础说明之外，还说明Allegro的阻抗计算原理以及各参数和阻抗的关系。

2、什么是特性阻抗？

2.1　传送线路的电路特性

　　在高频率(MHz)信号中，把传送回路作为电路。

2.1.1　电阻R

　　电阻R是指普通的导线带有的欧姆电阻。R = ρL / S　[Ω] 　(S:横截面面积[m2]，L:导体长[m]，ρ:金属（铜）的电阻率[Ω*m])。在高频频域范围内的话，根据表面效果和集合效果的影响，集中在导体表面电流流动，会使上面公式中的阻值变得更大。

2.1.2　电容C

　　电容C是指积蓄在导体间电荷的量。C = ε（S / d）[F]　（ε:介电常数，S:导体的横截面积，d:导体间的距离)

2.1.3　电感L

　　电流流动的导线必定有磁通量发生，根据这个产生的自感。L=0.002S[2.3lg(2s/w+t)+0.5][μH]　S:导线长度(cm) ，W:导线宽度(cm)， t:导线厚度(cm)

2.1.4　电导G

　　物体传导电流的本领叫做电导。对导体间的介电特性的反抗成分，表示容易电流的程度。G = 1 / R

2.2　阻抗和特性阻抗的不同？

　　阻抗

　　表示电路部分对交变电信号流通产生的阻力，是传输线上输入电压对输入电流的比率值Z = V(x)/ I(x)

　　特性阻抗

　　特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。简单地讲，无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗。Z0 = √( (R + jωL) / (G + jωC) ) P √(L / C)(RωL，GωC)

3、Allegro的特性阻抗计算原理

3.1　在Layout Cross Section中阻抗计算

　　PCB SI菜单的Setup >Cross-section

　　单线的特性阻抗计算方法>

　　1.设定层结构和材料物质。

　　2.Width栏输入线宽的话，在Impedance栏会计算出特性阻抗。(Impedance输入目标阻抗的话，则会计算线宽。)

　　差分阻抗>

　　1.勾选Differential Mode

　　2.设定层结构和材料物质。

　　3.Coupling Type设定结合类型。（NONE: 不耦合，EDGE:同层耦合，BROADSIDE:邻接层耦合)

　　4.因为设定线宽的话，确定差分阻抗或者spacing任何一个，选择Spacing单击OK按钮，差分阻抗被计算。