PCB設(shè)計(jì)阻抗不連續(xù)怎么辦？別慌，看這里

Pcbbar · 發(fā)表于 2020-10-13 11:52:07

作為pcb設(shè)計(jì)工程師，大家都知道阻抗要連續(xù)。但是，正如羅永浩所說(shuō)“人生總有幾次踩到大便的時(shí)候”，PCB設(shè)計(jì)也總有阻抗不能連續(xù)的時(shí)候，這時(shí)候該怎么辦呢？

關(guān)于阻抗

先來(lái)澄清幾個(gè)概念，我們經(jīng)常會(huì)看到阻抗、特性阻抗、瞬時(shí)阻抗。嚴(yán)格來(lái)講，他們是有區(qū)別的，但是萬(wàn)變不離其宗，它們?nèi)匀皇亲杩沟幕径x：

a）將傳輸線始端的輸入阻抗簡(jiǎn)稱為阻抗；
b）將信號(hào)隨時(shí)遇到的及時(shí)阻抗稱為瞬時(shí)阻抗；
c）如果傳輸線具有恒定不變的瞬時(shí)阻抗，就稱之為傳輸線的特性阻抗。

特性阻抗描述了信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí)所受到的瞬態(tài)阻抗，這是影響傳輸線電路中信號(hào)完整性的一個(gè)主要因素。

如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，一般用特性阻抗來(lái)統(tǒng)稱傳輸線阻抗。影響特性阻抗的因素有：介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線寬、銅箔厚度。

什么是阻抗連續(xù)

阻抗連續(xù)類似：

水在一條均勻的水溝里穩(wěn)定的流動(dòng)，突然水溝來(lái)個(gè)轉(zhuǎn)折并且加寬了。

那么水在拐彎的地方就會(huì)晃動(dòng)，并且產(chǎn)生水波傳播。

這就是阻抗不匹配導(dǎo)致的結(jié)果。

阻抗不連續(xù)解決方法

漸變線一些RF器件封裝較小，SMD焊盤寬度可能小至12mils，而RF信號(hào)線寬可能達(dá)50mils以上，要用漸變線，禁止線寬突變。漸變線如圖所示，過(guò)渡部分的線不宜太長(zhǎng)。

拐角

RF信號(hào)線如果走直角，拐角處的有效線寬會(huì)增大，阻抗不連續(xù)，引起信號(hào)反射。為了減小不連續(xù)性，要對(duì)拐角進(jìn)行處理，有兩種方法：切角和圓角。圓弧角的半徑應(yīng)足夠大，一般來(lái)說(shuō)，要保證：R>3W。如圖右所示。

大焊盤

當(dāng)50歐細(xì)微帶線上有大焊盤時(shí)，大焊盤相當(dāng)于分布電容，破壞了微帶線的特性阻抗連續(xù)性�？梢酝瑫r(shí)采取兩種方法改善：首先將微帶線介質(zhì)變厚，其次將焊盤下方的地平面挖空，都能減小焊盤的分布電容。如下圖。

過(guò)孔

過(guò)孔是鍍?cè)陔娐钒屙攲优c底層之間的通孔外的金屬圓柱體。信號(hào)過(guò)孔連接不同層上的傳輸線。過(guò)孔殘樁是過(guò)孔上未使用的部分。過(guò)孔焊盤是圓環(huán)狀墊片，它們將過(guò)孔連接至頂部或內(nèi)部傳輸線。隔離盤是每個(gè)電源或接地層內(nèi)的環(huán)形空隙，以防止到電源和接地層的短路。

若經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的物理理論推導(dǎo)和近似分析，可以把過(guò)孔的等效電路模型為一個(gè)電感兩端各串聯(lián)一個(gè)接地電容，如下圖所示。

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