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定义阻抗:如何理解其对 PCB 的重要性?

  • 发表时间:2021-08-18 08:45:59
  • 来源:定义阻抗
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定义阻抗,捐赠 Z,在电气设备中,是指直流电或交流电通过导体组件、系统或电路时所面临的阻力量。当电流和电压恒定时,定义阻抗为零,因此在交流电的情况下该值永远不会为零。

定义阻抗是电路的电抗和电阻的总和,以欧姆为单位。阻抗是在印刷电路板设计过程中必须注意的一个过程的特性 具有阻抗要求的 PCB 消除了发生的电压变化,从而使小工具或设备按预期运行。

为什么了解 PCB 上的定义阻抗很重要?

一切都与效率有关。理论表明,当信号路径上的整个阻抗匹配时,会发生最大的信号传输。控制阻抗对于在处理高速数字信号时在高频下工作的印刷电路是必需的定义阻抗控制对于 PCB 制造商至关重要,并且在高速数字应用、RF 应用和电信等领域正迅速变得至关重要。不了解与印刷电路板上的阻抗有关的问题。

我们无法了解阻抗的变化、阻抗的不匹配或什至不正确的阻抗会导致错误的几何形状扭曲信号。简而言之,阻抗可以等同于摇滚乐,理解它有点复杂。但同样,您无需了解有关定义阻抗的所有内容即可“获得”它。

总之,具有全阻抗要求的印刷电路板将使所有电压变化无效。它将导致小工具或设备按预期工作。在润泽五洲PCB,我们可以轻松推荐旨在有效检测电抗流和电阻的软件程序,为您提供所需的所有规格。我们将使用这些数据为您创建定制的 PCB。

自动化制造焊接组装pcb板的烙铁头.jpg

如何控制 PCB 上的阻抗定义?

例如,在我们的卫星/电视电缆中,天线作为源,电视机作为负载,同轴电缆作为导体。电缆由绝缘体、导体和它们的尺寸组成,以及测量它们的电气特性以控制电缆的电阻抗。

为了使 PCB 上的信号沿着从消息源到负载的路径有效传输,阻抗控制是必要的。如果不控制阻抗,这些信号有用的机会即使不难也将是具有挑战性的。使用受控的定义阻抗,您的电路板将按预期工作,不会出现任何故障或失望。

但实现这一目标并不像听起来那么难。为了使信号有效地从源传输到负载,阻抗必须匹配。因此,参考轨道的输出阻抗和负载阻抗的输入阻抗必须匹配。这样,信号就会毫无困难地从源移动到所需位置。  

为确保您实现阻抗控制,您的制造商可能会首先使用来自场解算器的规定参数。之后,可能需要对 PCB 阻抗进行测试,如果有必要,可以进行一些更改以生产或设计出符合要求的 PCB。

定义阻抗控制的示例

控制定义阻抗的一些最常见或最恰当的例子是将天线连接到人们的电视机的电缆。电线可以是同轴电缆,由圆形内部导体组成,将其与外部圆柱形导体(称为屏蔽)分开。

尺寸、绝缘体、导体和电气特性都经过仔细控制,以确定其电场的形状和相互作用。这将对决定电缆的电阻抗大有帮助。

一个恰当的例子已经到位。为了获得最佳信号,天线或卫星天线的阻抗必须与电缆的阻抗相匹配。另一方面,电缆也必须与电视的电缆相匹配。现在将这种想法转移到 PCB 上,想象一下是否由于阻抗不匹配而导致所需信号没有到达预期目的地。  

工程师焊接电子元件.jpg

基于上述情况,如果发生或怀疑不匹配,则不会按预期工作。因此,控制 PCB 上的阻抗似乎是一个好主意。但同样,如何在没有太多困难的情况下实现这一目标?

定义阻抗控制如何在 PCB 上工作?

在决定适合您电路板需求的阻抗控制服务的种类或类型之前,您需要了解阻抗控制基础知识。什么是阻抗控制,它究竟是如何工作的?首先,存在与阻抗控制有关的三个基本服务级别。它们包括:

• 无阻抗控制——不需要额外的设计元素来实现正确的阻抗,因为阻抗容差非常宽松。这种情况将导致更便宜和更快完成的 PCB

• 阻抗观察——在这里,设计人员概述了阻抗控制走线,供应商仅相应地调整电介质高度和走线宽度。一旦用户规格得到制造商的批准,就可以开始PCB 制造

• 阻抗控制——在这里,制造商使PCB 板尽其所能达到所需的阻抗。

板上带有 SMD 和 IC 安装部件的印刷电路板.jpg

如何测量 PCB 上的定义阻抗

在现有的其他具有挑战性的活动或练习中,可以说测量印刷电路板上的阻抗是最具挑战性的任务之一。之前尝试过的人认为,测量 PCB 内的定义阻抗值并不总是那么容易。这里需要很多复杂的步骤和设备。

其他因素,例如连接、可访问性、轨迹长度和轨迹分支,可能使准确读取具有挑战性。时域反射计,也称为 TDR,是测量阻抗的标准方法。该反射计沿线路发送一些信号,然后在发生阻抗不匹配时测量反射的部分信息。  

对于测量,建议使用高质量的探头和电缆,如果需要射频适配器,则需要求助于校准质量的适配器。此外,必须使用门控游标来获得此范围内的平均值。需要了解的重要一点是,降低带宽会降低分辨率,尽管它会提供或带来更低的噪声。  

检查 PCB.jpg

影响 PCB 定义阻抗的因素

影响印刷电路板阻抗一致性的最关键因素是不同位置厚度的均匀性和线宽的均匀性。如果线路距离板边小于25mm,线路阻抗值会比板子中间的小1-4欧姆。如果线路距离板边超过 50mm,则阻抗值不受位置的严重影响。

总之,影响阻抗PCB容差的一些因素是材料容差和树脂含量等方面。那不是全部。其他包括位于电路板顶部和底部的走线宽度和高度。如果您给润泽五洲PCB 提供一组图案,我们会将它们组合成一个电路板制造具有特定公差的正确位置和图案尺寸的 PCB。确保您的制造商能够为您提供正确的位置、尺寸和耐用性至关重要。如果没有发生这种情况,您的董事会可能最终会变得毫无用处。

在所有对 PCB 阻抗影响最大的因素中:电介质厚度占最重要的百分比 (45%)。其次是走线宽度(25%)。介电常数(15%)。铜厚度(10%)。最后,阻焊剂 (5%)。