1、在进行PCB SI的PCB设计时,理解PCB特性阻抗是非常重要的。这次,我们对PCB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PCB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=ρ・L/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PCB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)
PCB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PCB特性阻抗。Z0=√((R+jωL)/(G+jωC))≒√(L/C)(R<<ωL,G<<ωC)
3、Allegro的PCB特性阻抗计算原理
3.1、在LayoutCrossSection中阻抗计算
PCB SI菜单的Setup>Cross-section
<单线的PCB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PCB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DifferentialMode
2、设定层结构和材料物质。
3、CouplingType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。
(如果想指定差分阻抗的,设定DiffZ0,调节线宽和spacing。)
―参考1―
层结构计算过阻抗之后,可以通过PCBEditor菜单的File>Export>Techfile技术文件进行保存,再利用。根据这个,可以通过程序库管理本公司阻抗PCB设计的经验技术。
3.2、在ElectricalConstraints中计算阻抗
PCBEditor菜单的Setup>Constraint单击Electricalconstraintsets按钮,选择DiffPairValuetab,并且单击Calculator按钮。
能用上述方法计算差动阻抗时,层结构LayoutCrossSection是已经设定,不能修改的。
3.3、在ViewTraceModelParameters中计算阻抗
SigXplorer菜单的Edit>AddPart,ModelTypeFilter选择Interconnect,选择想使用的传送线路模型,界面配置。
1、以SigXplorer画面的参数界面,设定层构成和材料属性,线宽和线距。
2、以SigXplorer画面的参数界面,在对象模型的地方进行单击右键,选择ViewTraceParameters。
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