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影响PCB的特性阻抗因素及对策

2013-12-09 11:36
潇纵
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  我国正处在以经济建设为中心和改革开放的大好形势下,电子工业的年增长率会超过20%,印刷电路板工业依附整个电子工业也会随势而涨.而且超过20%的增长速度。世界电子工业领域发生的技术革命和产业结构变化.正为印刷电路的发展带来新的机遇和挑战。印刷电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,己不仅只是电流流通与否的问题.而是作为信号传输线的作用。也就是说.对高频信号和高速数字信号的传输用PCB的电气测试.不仅要测量电路(或网络)的通、断和短路等是否符合要求,而且还应该测量特性阻抗值是否在规定的合格范围内。只有这两方向都合格了.印刷板才符合要求。

  印刷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、精确,无干扰、噪音的传输信号。本文就实际中常用的表面微带线结构多层板的特性阻抗控制的问题进行讨论。

  1  表面微带线及特性阻抗

  表面微带线的特性阻抗值较高并在实际中广泛采用,它的外层为控制阻抗的信号线面,它和与之相邻的基准面之间用绝缘材料隔开。

  特性阻抗的计算公式为:

  Z0=87/SQRT(εr+1.41)×ln[(5.98h)/(0.8w+t)]    (1)

  Z0:印刷导线的特性阻抗:

  εr:绝缘材料的介电常数:

  h:印刷导线与基准面之间的介质厚度:

  w:印刷导线的宽度:

  t:印刷导线的厚度。

  从公式(1)可以看出,影响特性阻抗的主要因素是:(1)介质常数εr;(2)介质厚度h;(3)导线宽度w;(4)导线厚度t等。因而可知,特性阻抗与基板材料(覆铜板材)关系是非常密切的,故选择基板材料在PCB设计中非常重要。

  2 材料的介电常数及其影响

  材料的介电常数是材料的生产厂家在频率为1 MHz下测量确定的。不同生产厂家生产的同种材料由于其树脂含量不同而不同。本研究以环氧玻璃布为例.研究了介电常数与频率变化的关系。

  介电常数是随着频率的增加而减小,所以在实际应用中应根据工作频率确定材料的介电常数,一般选用平均值即可满足要求。信号在介质材料中传输速度将随着介质常数增加而减小。因此要获得高的信号传输速度必须降低材料的介质常数。同时要获得高的传输速度就必须采用高的特性阻值,而高的特性阻抗必须选用低的介质常数材料。

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