深圳宏力捷電子是一家專(zhuān)業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設(shè)計(jì)（layout布線(xiàn)設(shè)計(jì)）的PCB設(shè)計(jì)公司，主要承接多層、高密度的PCB設(shè)計(jì)畫(huà)板及電路板設(shè)計(jì)打樣業(yè)務(wù)。接下來(lái)為大家介紹PCB設(shè)計(jì)阻抗不連續(xù)的解決方法。
什么是阻抗？
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(xiàn)始端的輸入阻抗簡(jiǎn)稱(chēng)為阻抗；
b）將信號(hào)隨時(shí)遇到的及時(shí)阻抗稱(chēng)為瞬時(shí)阻抗；
c）如果傳輸線(xiàn)具有恒定不變的瞬時(shí)阻抗，就稱(chēng)之為傳輸線(xiàn)的特性阻抗。
特性阻抗描述了信號(hào)沿傳輸線(xiàn)傳播時(shí)所受到的瞬態(tài)阻抗，這是影響傳輸線(xiàn)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(chēng)傳輸線(xiàn)阻抗。影響特性阻抗的因素有：介電常數(shù)、介質(zhì)厚度、線(xiàn)寬、銅箔厚度。
什么是阻抗連續(xù)？
阻抗連續(xù)類(lèi)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。
PCB設(shè)計(jì)阻抗不連續(xù)解決方法
1. 漸變線(xiàn)
一些RF器件封裝較小，SMD焊盤(pán)寬度可能小至12mils，而RF信號(hào)線(xiàn)寬可能達(dá)50mils以上，要用漸變線(xiàn)，禁止線(xiàn)寬突變。漸變線(xiàn)如圖所示，過(guò)渡部分的線(xiàn)不宜太長(zhǎng)。
2. 拐角
RF信號(hào)線(xiàn)如果走直角，拐角處的有效線(xiàn)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。如下圖所示。
3. 大焊盤(pán)
當(dāng)50歐細(xì)微帶線(xiàn)上有大焊盤(pán)時(shí)，大焊盤(pán)相當(dāng)于分布電容，破壞了微帶線(xiàn)的特性阻抗連續(xù)性。可以同時(shí)采取兩種方法改善：首先將微帶線(xiàn)介質(zhì)變厚，其次將焊盤(pán)下方的地平面挖空，都能減小焊盤(pán)的分布電容。如下圖。
4. 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(xiàn)。過(guò)孔殘樁是過(guò)孔上未使用的部分。過(guò)孔焊盤(pán)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(xiàn)。隔離盤(pán)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。
過(guò)孔的寄生參數(shù)
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。
過(guò)孔的等效電路模型
從等效電路模型可知，過(guò)孔本身存在對(duì)地的寄生電容，假設(shè)過(guò)孔反焊盤(pán)直徑為D2，過(guò)孔焊盤(pán)的直徑為D1，PCB板的厚度為T(mén)，板基材介電常數(shù)為ε，則過(guò)孔的寄生電容大小近似于：
過(guò)孔的寄生電容可以導(dǎo)致信號(hào)上升時(shí)間延長(zhǎng)，傳輸速度減慢，從而惡化信號(hào)質(zhì)量。同樣，過(guò)孔同時(shí)也存在寄生電感，在高速數(shù)字PCB中，寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容。
它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn)，從而減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。假設(shè)L為過(guò)孔的電感，h為過(guò)孔的長(zhǎng)度，d為中心鉆孔的直徑。過(guò)孔近似的寄生電感大小近似于：
過(guò)孔是引起RF通道上阻抗不連續(xù)性的重要因素之一，如果信號(hào)頻率大于1GHz，就要考慮過(guò)孔的影響。
減小過(guò)孔阻抗不連續(xù)性的常用方法有：采用無(wú)盤(pán)工藝、選擇出線(xiàn)方式、優(yōu)化反焊盤(pán)直徑等。優(yōu)化反焊盤(pán)直徑是一種 常用的減小阻抗不連續(xù)性的方法。由于過(guò)孔特性與孔徑、焊盤(pán)、反焊盤(pán)、層疊結(jié)構(gòu)、出線(xiàn)方式等結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，建議每次設(shè)計(jì)時(shí)都要根據(jù)具體情況用HFSS和Optimetrics進(jìn)行優(yōu)化仿真。
當(dāng)采用參數(shù)化模型時(shí)，建模過(guò)程很簡(jiǎn)單。在審查時(shí)，需要PCB設(shè)計(jì)人員提供相應(yīng)的仿真文檔。
過(guò)孔的直徑、焊盤(pán)直徑、深度、反焊盤(pán)，都會(huì)帶來(lái)變化，造成阻抗不連續(xù)性，反射和插入損耗的嚴(yán)重程度。
5. 通孔同軸連接器
與過(guò)孔結(jié)構(gòu)類(lèi)似，通孔同軸連接器也存在阻抗不連續(xù)性，所以解決方法與過(guò)孔相同。減小通孔同軸連接器阻抗不連續(xù)性的常用方法同樣是：采用無(wú)盤(pán)工藝、合適的出線(xiàn)方式、優(yōu)化反焊盤(pán)直徑。
深圳宏力捷電子PCB設(shè)計(jì)能力：
最高信號(hào)設(shè)計(jì)速率：10Gbps CML差分信號(hào)；
最高PCB設(shè)計(jì)層數(shù)：40層；
最小線(xiàn)寬：2.4mil；
最小線(xiàn)間距：2.4mil；
最小BGA PIN 間距：0.4mm；
最小機(jī)械孔直徑：6mil；
最小激光鉆孔直徑：4mil；
最大PIN數(shù)目：；63000+
最大元件數(shù)目：3600；
深圳宏力捷電子PCB設(shè)計(jì)服務(wù)流程
1. 客戶(hù)提供原理圖咨詢(xún)PCB設(shè)計(jì)；
2. 根據(jù)原理圖以及客戶(hù)設(shè)計(jì)要求評(píng)估報(bào)價(jià)；
3. 客戶(hù)確認(rèn)報(bào)價(jià)，簽訂合同，預(yù)付項(xiàng)目定金；
4. 收到預(yù)付款，安排工程師設(shè)計(jì)；
5. 設(shè)計(jì)完成后，提供文件截圖給客戶(hù)確認(rèn)；
6. 客戶(hù)確認(rèn)OK，結(jié)清余款，提供PCB設(shè)計(jì)資料。
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