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PCB抄板中阻抗匹配的控制

  PCB抄板中阻抗匹配的控制,时钟信号线的宽为6mils。则在离时钟信号线边缘12mils的范围内不可有其它的信号线存在。
  使用3-W法则的基本概念是在于减低信号线间之耦合现象,以提供一个干扰较少的传输路径给信号通量及返回通量,使其能正确适当地连结及抵消,而不会受到贯穿孔或是其它信号线的干扰。
  对于差分信号线来讲,若不能在同一平面层进行并行布线而不得不在两层平面上进行布线时,则必须要在相邻的两层信号平面层上进行布线,且其中一条信号走线必须在整个信号布线路径上采用3倍线宽于另一条相对的差分信号线。这也称为3W法则差分信号在不同信号层的布线方式及3W法则
  所谓阻抗匹配就是信号线的负载阻抗与信号线的特性抄板阻抗相等。特性阻抗与信号线的宽度、与地线层的距离以及板材的介电常数等物理因素有关,是信号线的固有特性。阻抗不匹配将引起传输信号的反射,使数字信号波形产生振荡,造成逻辑错误。在高频数字信号沿着传输线进行抄板传输时,由电子学理论可以知道,在进行无限次反射叠加后传输线上的传递函数为:
  (2)式中,Hx(ω)为电缆参数;A(ω)为输入接收函数;R1(ω)为源抄板端反射系数,这两项由源端阻抗Zs(ω)和传输线阻抗Z0(ω)决定;R2(ω)为远端反射系数,由传输线阻抗Z0(ω)和负载阻抗Z1(ω)决定,且有:R2(ω)=Z1(ω)-Z0(ω)Z1(ω)+Z0(ω)
  (3)在阻抗匹配,也即使负载阻抗Z1(ω)等于传输线的特性阻抗Z0(ω)时,远端反射函数R2(ω)为零,此时的传输线传递函数变为:S∞(ω)=Hx(ω)A(ω)(4)这表明信号能量进入传输线后,在远端流出,没有反射,因此不存在延迟后的初始信号,也不会破坏信号的频率响应。因此,在PCB布线中,对于那些信号质量要求较高的数字信号,在负载阻抗已知以后,就可以计算PCB布线的线宽来选择合适的布线宽度,实现负载的阻抗匹配,消除信号的反射,提高信号品质。对于PCB布线中的微带线,可以使用以下公式计算传输线的特性阻抗:
  (5)而对于带状线,可以使用以下公式计算抄板传输线的特性阻抗。
  (6)式中,h为微带线平面到地平面的高度;w为传输线线宽;t为传输线的铜箔厚度,单位均为inch;εr为PCB抄板基板的相对介电常数,一般为4.5。