在电子工程中,阻抗控制的设定值经常是10%,虽然大家都说这是基于一系列工程和技术上的考量,但也有很多人好奇,为什么阻抗控制不能是其他数值,必须是10%?
首先,这就必须要了解阻抗控制的重要性
从PCB制造的角度来讲,影响阻抗的关键因素主要有:
介质厚度(h): 增加介质厚度可以提高阻抗,降低介质厚度可以减小阻抗;对多层板而言,介质厚度取决于PP片及芯板的厚度。
线宽(w):阻抗与线宽成反比,线宽越大,阻抗越小。一般而言,阻抗线在生产过程中线宽公差要控制到5%-10%
铜厚(t):减小线厚可增大阻抗,增大线厚可减小阻抗,线的完成铜厚,跟选用的基材铜箔及电镀过程有关。
介电常数(Er):不同的板材,介电常数会有区别。增加介电常数,可减小阻抗,减小介电常数可增大阻抗。
阻焊厚度(c):印上阻焊会使外层阻抗减少。正常情况下印刷一遍阻焊可使单端下降2欧姆,可使差分下降8欧姆,印刷2遍下降值为一遍时的2倍,当印刷3次以上时,阻抗值不再变化。
从以上因素可以看出,受限于电子产品的外观、线路导通、信号稳定性及散热性能等影响,一般而言,工程师设计出的PCB,层数、板厚、铜厚、尺寸相对是固定的,从而可看出生产出的PCB阻抗要与设计的阻抗匹配,并控制公差在±10以内,可调整的参数主要是线宽、芯板铜箔厚度、PP片介电常数、及叠层结构。
叠层具有对称性
阻抗连续性
元件下面为地层(第2层或者是倒数第2层)
电源跟地紧耦合
信号层靠近参考层
相邻信号层拉大间距
信号层夹在电源层与地层之间时,信号层靠近地层
差分间距≤2倍线宽
线宽调整在4-6mil范围内
板层间半固化片(PP)≤3张
次外层至少有一张7628或3313或2116
半固化片使用顺序7628→2116→3313→1080→106
阻抗控制的目的是确保信号在传输过程中的稳定性和效率,当阻抗不匹配时,信号会在传输线上发生反射,导致信号质量下降,还容易对电路元件造成损害,所以必须确保阻抗控制被精确设定,达到电路最佳性能。
那么为什么选择10%作为其常规设定值?这主要基于以下几个原因:
1、工程实践中的稳定性需求
通过大量的实验和实际应用,工程师发现,当阻抗控制在10%以内时,电路的稳定性能够得到较好的保障。这个范围内的阻抗变化不会对电路性能产生显著影响,从而确保了系统的稳定运行。
2、制造成本和效率的考虑
制造成本和效率的考虑。阻抗控制的精度越高,所需的制造工艺和材料要求也就越高,这将直接导致生产成本的增加。而10%的阻抗控制既能满足大多数应用的需求,又能在成本控制和生产效率之间取得平衡,使得产品更具竞争力。
3、技术标准和兼容性要求
在电子行业中,许多标准和协议都是基于一定的阻抗控制范围来制定的。采用10%的阻抗控制有助于确保产品符合行业标准,提高产品的兼容性和互操作性,从而扩大产品的应用范围。