1、主持：沈小丰2008年10月16日. 印制线路随着电子设备的小型化，数字化，高频化和多功能化发展，作为电子设备中电气的互连件-PCB中的金属导线，已不仅仅只是电流流通与否的问题，而是作为信号传输线的作用。印制电路板提供的电路性能必须能够使信号传输过程中不发生反射现象，信号保持完整，降低传输损耗，起到匹配阻抗的作用，这样才能得到完整，可靠，准确，无干扰，无噪音的传输信号。所以对高频信号和高速数字信号的传输用的PCB的电气测试，不仅要检测电路的通，断和短路等是否符合要求，而且还应该测量特性阻抗(简称阻抗)是否在规定的合格范围内。现在我们厂接到阻抗板越来越多,阻抗值必须满足客户的要求。我们必须知道哪
2、些因素会影响阻抗值，做板时哪些工序需要认真控制板的各项参数。下面就分两部份内容对阻抗作简单的介绍。 第一部份为：阻抗的认识 第二部份为：工程针对阻抗板的设计方法.第一部分.一、一、 序序 随着现代电子电路速度的提高，PCB 板已不再仅仅是一个简单的电气连接装置了，而要求 PCB 提供的电路性能必须使讯号在传输过程中不发生反射，保持讯号的完整。从理论上讲，当原始主动零件的输出阻抗值、传输线路的阻抗值及被动零件的输入阻抗值三者需相互匹配，则此时在接收端才可得到最大的功率传输。 也就是说， 讯号才能被顺利、完整地传输， 发挥出应有的功效， 而不会出现杂讯、 失真、 噪音等问题。 二、二、 什么是特性
3、阻抗什么是特性阻抗 所谓特性阻抗，是指电磁波在电路中传播过程中所遇到的阻力。代表符号为 Zo,计算公式：Zo(L/c)1/2(L-电感值，C-电容值)。 特性阻抗不同于一般所说的电阻特性。 一般所说的电阻值不仅仅是在DC 及低频下所得到的响应值，而特性阻抗值则是在高频下（数百 MHZ以上的频率）所得到的高响应值。 . 特性阻抗的几种典型结构：特性阻抗的几种典型结构： 在一般的PCB上，通常只有在多层板的结构才有必要进行特性阻抗的控制。特性阻抗分为单端（单项）阻抗和差动（差分）阻抗，其中单端特性阻抗共有5种结构： 结构一、表面微波传输结构二、表面涂层微波传输结构三、埋入式微波传输结构四、对称式带
4、状线传输结构五、非对称式带状线传输.此线路为一铺设在PCB表面的线路计算公式如下：Surface Microstrip.计算公式如下：此线路为一铺设在PCB表面的线路，但外覆盖介质层Coated Microstrip.计算公式如下：此线路为埋藏在PCB内，且仅在线路的一側有地层Embedded Microstrip.计算公式如下:此线路为埋藏在PCB内，且线路位于两地层相对称夹层中Symmetrical Stripline.计算公式如下:此线路为埋藏在PCB内，且线路位于两地层不对称夹层中Offset Stripline. 从上述公式化可知，PCB特性阻抗值取决于许多因素。如：线宽的宽度、厚度
5、、介质层厚度，板材的介电常数及其它，其中： 阻抗值与线宽的宽度成反比 Z*1/W 阻抗值与线宽的厚度（基铜+电镀铜）成反比 Z*1/T 阻抗值与介质层厚度成正比 Z*H 阻抗值与介电常数的平方根成反比 Z*1/（Er）1/2. PCB还有一种差动（差分）传输方式，是用两条匹配的线路 共用利用同一层面的参考做传输，下述6种结构为差动传输方式： 结构一、差动表面微波传输 结构二、差动表面涂层微波传输 结构三、差动埋入式微波传输 结构四、差动对称式带状线传输 结构五、差动非对称式带状线传输 结构六、侧式差动带状线传输 .Edge-coupled Surface Microstrip.Edge-cou
6、pled Coated Microstrip.Edge-coupled Embedded Microstrip.Edge-coupled Symmetrical Stripline.Edge-coupled Offset Stripline.Broadside-coupled Stripline. 从上述六种差动传输结构可以看出，先前提到的影响特性阻抗的参数（如：线路的宽度、厚度，介质层厚度，板材的介电常数及其它），对差动传输同样适用，而两条线路之间的间距，也将会影响差动阻抗值。 在实际应用中，PCB上的电子元件驱动两条具有相同振幅但信号极性相反的线路，在这两条线路的间隔较靠近的地方，会透过电
7、磁耦合而相互间有较大的影响，如此，将会降低差动传输的阻抗值. 特性阻抗的检测方法有多种，如“微切片法、电路板电容测试法、时域反射仪法（TDR）及网路分仪法”。而时域反射仪法（TDR）被认为是近期检测PCB特性阻抗值性、价比合理的一种方法。时域反射仪的测试原理是送出一个非常快速的方法，经由一条高频用的同轴电缆线和一个手持式匹配阻抗的探棒进入试片，当TDR所送出的讯号在传输过程中遇到不一样的阻抗时，会有部分的反射讯号反射回TDR监测此反射讯号。因此，仪器可计算出传送讯号和接收反射讯号间的延迟时间得到TDR与不连续点的距离，而这反射讯号的振幅值则关系到各不连续点的电阻值。综上所述，TDR仪可以绘出试
8、片整个长度的阻抗值对传送距离与接收讯号之间的曲线。.目前是我司使用 TDR 时域反射仪法测阻抗。使用 TDR 仪测试阻抗，并不是去测试实际线路的阻抗，而是去测试在相同时间制成的试片（coupon） ，其 coupon 的设计需与 PCB 上要控制特性阻抗的传输线有相同的宽度及在相同的传输层，试片的阻抗值也应与制成 PCB 的阻抗值相同，而所有的参数层在 coupon 上是可以相互导通的，这样就可以确保测试结果是有效的。试片上的参考层与制成 PCB 应有一定距离的间隔，以便不影响 PCB 的导通性。 TDR.第二部分. 阻抗值计算软件（Polar软件）.（1）阻抗值与线宽的宽度成反比 ： 线宽每变化 0.02mm，阻抗值变化 3 4 欧（2）阻抗值与线宽的厚度（基铜+电镀铜）成反比 ： 铜厚每变化10um，阻 抗值变化 1 2 欧（3）阻抗值与介质层厚度成正比： 介质层厚度每变化0.02mm ，阻 抗值变化 3 4 欧（4）阻抗值与介电常数的平方根成反比 介电常数每变化0.2 ，阻 抗值变化 1 2 欧（5）阻焊的厚度对阻 抗值影响不大，但半成品（蚀刻后无印阻焊）与 成品（印完 阻焊）的板阻抗值会差 5 7 欧.
