阻抗知识讲解.ppt

1、,在磁場區裡之條線(STRIPLINE ),磁場,靜電場,*注意: 當電流流動時其磁場就產生. 當有電壓時其靜電場就產生.,*注意: 當電流流動時其磁場就產生. 當有電壓時其靜電場就產生.,阻抗控制需求決定條件, 工作頻率(影響rise time), 傳輸線之長度 ( 造成propagation delay ), 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制., 所以工作頻率越高,傳輸線過長需考慮作阻 抗控制.,傳輸線構成之三要素,訊號線,介質層,接地層,+,+,傳輸線,傳輸線構成之三要素,傳輸線構成之三要素,阻抗匹配之三個要素,輸出阻抗 (原始主動零件),特性阻抗 (訊號線),輸入阻抗 (

2、被動零件),阻抗匹配 (Impedance Match),source,P.C.B.,LOAD,阻抗匹配之三個要素,阻抗匹配之三個要素,名 詞 定 義 :, 何謂“特性阻抗值” ( Characteristic Impedance, ZO) ?, 所用單位為歐姆 ( ohm ; ) ., 電子機器傳輸訊號線中,其高頻訊號或電磁波傳播 時所遭遇的阻力稱之為特性阻抗., 與其電感及電容都有關係,即,名 詞 定 義 :, 意指PCB之外層Trace,經一介電物質鄰接一整片平面 (solid plane).Microstrip方式提供PCB上之RF壓制, 同時也可容許比 stripline較快之clo

3、ck及邏輯訊號. 此較快之clock及邏輯訊號是因為較小之耦合電容及 較低之空載傳輸延遲.Microstrip的缺點是此PCB外 部信號層會幅射RF能量進入環境,除非在此層之上下 加入金屬屏蔽., 何謂 “ 微條線 ” ( Microstrip ) ?,名 詞 定 義 :,信號層介於兩個solid plane (Voltage或Ground)之間, 可達到較佳之幅射防制,但只能用在較低之傳輸速度.因 信號層介於兩個solid planes之間,兩平面間會有電容性 耦合,導致降低高速信號之邊緣速率(edge rate),Stripline 之電容耦合效應在邊緣速率快於1ns之信號上較為顯著. 使

4、用Stripline的主要效應是對內部trace之RF能量之完整 屏蔽,因而對射頻幅射有較佳之抑制能力., 何謂 “ 條線式 ” ( Stripline ) ?,名 詞 定 義 :, 何謂 “ 介質常數 ” ? ( Dielectric Constant ), 某一介質材料的電容,與相同條件下以真 空為介質之電容o,兩者之比值(/o) 稱為該材料的介質常數 Dielectric Constant,又稱透電率 Permittivity .日文 名詞為誘電率.在傳訊頻率1 MZ下,傳統FR-4 基材之介質常數為4.5 . 每降低10%的Dk值,可以達成大約5%特性阻抗的 提升.,名 詞 定 義 :

5、, 何謂 “時域反射器”(Time Domain Reflectometry )? (簡稱 TDR ), 利用將入射波發出後,使所產生反射波的大小,與時間之關係,對 不同長度的未知導體(包括一般的電纜線,電路板內的訊號線或 是任何具特性阻抗的導線),量測其阻抗變化的一種裝置., 自主機延著所引出的傳輸線中,發射出一種“電壓“式的階梯波. 該纜線係阻抗值為50的精密同軸傳輸線,將以兩探針式的接 點與PCB板邊測樣(COUPON)之特定通孔接觸,分別連接訊號層 與接地層,對其訊號線進行“特性阻抗”值的量測.一旦訊號線中 存在任何“缺陷”(如線路中的缺口,突出,針孔,壓痕),導致特 性阻抗值變化時,

6、均將產生反射,而在波形上出現不穩之起伏, 於是可測到阻抗值變化,及接收此階梯波並有顯示和分析功能 的示波器.,二 . 阻抗之類別 :, 特性阻抗 (Characteristic Impedance), 差動阻抗 (Differential Impedance), 共模阻抗 (Common Mode Impedance), 奇模阻抗 (Odd Mode Impedance), 偶模阻抗 (Even Mode Impedance),(= 1/2倍 特性阻抗;= 1/2倍 差動阻抗),(= 2 倍 共模阻抗),(當二導體與其大地絕緣後,彼此之間的阻抗),(二導線間的量測阻抗),(“將兩導線連接在一起

7、時,導線對大地之間的阻抗關係),(“當兩導線做差動使用時,任一導線對大地之間的阻抗),(“當兩導線用來傳輸兩完全相同且極性一致的信號時, 其任一導線對大地之間的阻抗),阻 抗 影 響 之 因 素,* A. 介質常數(Dk): 由原物料決定.,* B. 線路厚度(T): 由原物料或製程能力決定(PLATING),* C. 線寬(W): 由製程能力決定(A/W,D/F IMAGE,ETCH.),* D. 層間絕緣厚度(H): 由製程能力決定(PREPREG厚度, 殘銅率),* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ),介質厚度& 特性阻抗 介質厚度& 特性阻抗,介質厚度& 特性阻

8、抗 介質厚度& 特性阻抗,特性阻抗因素之相互關係,* 線 寬 (W) (與阻抗 Z 之關係為 ),線寬& 特性阻抗 線寬& 特性阻抗,* 線 厚 (T) (與阻抗 Z 之關係為 ),線厚& 特性阻抗 線厚& 特性阻抗,* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ),* 介 質 常 數 (Dk) (與阻抗 Z 之關係為 ),線厚& 特性阻抗 線厚& 特性阻抗,阻抗設計COUPON (4 層板),LAMINATE CONSTRUCTIONS,高性能印刷電路板之要求, 傳輸速度增快, 降低高頻下之信號損耗, 控制阻抗(Control Impedance)與串音 (Cross Talk), 耐熱性, 抗化性佳, 吸水性低, 尺寸安定性( Dimensional Stability)佳, Z-Axis CTE低, 操作性(Processability)佳, 提昇細線, 小 孔, 與多層板( 6L 以上) 良率 (Yield), 線路與絕緣層厚度控制,高性能基板材料之要求, 低介質常數 (Dielectric Constant), 低分散係數 (Dissipation Factor), 高