电路中的差分阻抗如何计算?

Si9000差分阻抗计算详解

相信几乎所有的LAYOUT工程师在绘制PCB的时候都有计算阻抗线宽的经历,特别针对USB数据线,时钟等差分对走线对阻抗的要求更是严格。要是阻抗的不匹配对单板肯定有不可预估的伤害。今天我们就以P olar S i9000为基础,介绍一下PCB中阻抗的计算方式,虽然过程简单,但是希望对刚刚进入行业的朋友们有些许帮助。
首先,我们打开软件,进入Lossless Calculation模式(如下图)

一般我们不需要太精确的情况下就选择标准模式就可以(如下图)

我们先介绍表层差分对的计算模型:例如是一组L1参考L2的100OHMS差分对阻抗线,则我们需要选择的模型就如下图所示:

下面我们介绍下图中各个参数的意义:
H1:阻抗层与参考平面之间的厚度(注意不包括铜厚)
ER1:阻抗层与参考平面之间介质的介电常数。
C1/C3:PCB表面基材覆盖油墨的厚度
C2:表层铜箔上覆盖油墨厚度
CER:油墨的介电常数
W1:阻抗线底面宽度(即靠近基材区域宽度)
W2:阻抗线外面宽度(一般我们采用W2比W1小1mil的值)
T1:表面铜箔厚度
现在当我们清楚上面参数含义后我们就可以根据选型的数据依次填入进去,计算结果了。下面我们做一个案例演示一遍。
假如我们做一块板子1.6MM板厚,8层板,我们选择的材料厚度,叠层方式如下图所示:

那么根据我们选择的材料我们填入SI9000的数据就如下图所示:

需要注意的是红色方框内的线宽间距是后来算出来的,也就是我们最终呈现在PCB上面的值。当我们在计算时,一般是自己填入一个常规的线宽/线距值,让软件计算出阻抗值,在根据计算出来的阻抗值去修改上面的线宽/间距。也可以直接填入我们控制的阻抗值,再让软件反推出线宽来。操作方式是填入100OHMS阻抗,在线宽出点击计算的按钮,就会在对应线宽出出现值(如下图)

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