两层板可以做阻抗匹配吗(两层板阻抗控制)
导语:遇到两层板走差分线,我是这样做阻抗匹配设计和等长设计
日前在设计一块两层板转接板,上面有一对USB差分线,需要做阻抗匹配设计和等长设计。
很多人不懂阻抗匹配设计和等长设计,在这里我倾囊相授,把我掌握的方法全盘托出,为小白者排忧解惑。
首先,理解一下基本的知识。两层板不同于多层板,它是一块带铜箔的板芯,中间只有一层介质,因此只有一种介电常数,阻抗匹配跟介电常数有关。差分走线的阻抗除了跟介电常数有关之外,还跟参考平面的高度,差分线的间距,走线铜箔厚度等有关。一般情况下,差分走线的阻抗值,介电常数和参考平面的高度都是可以知道的。在这里,我设计的板厚度是1.6mm,参考平面的高度取1.6mm,因为到了一定高度后,参考平面高度对走线阻抗的影响已经非常小了,可以忽略不计,PCB填充材料是FR4,取介电常数为4.2,USB差分走线的阻抗在这里取90欧姆。
PCB差分走线的设计必须要知道走线的宽度和间距,知道以上的参考平面高度,介电常数和差分线的阻抗等后就可以反推出差分走线的线宽和间距。这里,我是用SI9000来计算,这款软件是非常常用的阻抗计算的工具,很多PCB板厂也是用这一款软件来计算阻抗,是硬件工程师从事硬件设计非常重要的工具。下面开始运用这款软件反推走线宽度和间距。
以上是用软件反推差分走线的线宽和间距的过程,从中可以看出当参考平面高度大于20mil时,对阻抗计算结果影响非常小,可以忽略不计;走线宽度变小,阻抗变大,反之相反;走线间距变小,阻抗变小,反之相反。上面算出了两个结果,其中一个是差分走线宽度是13mil,间距是6mil;另一个结果是差分走线宽度是8mil,间距是4mil。这里我选择差分走线宽度8mil,间距4mil来设计走线,走线效果如下图。
虽然差分线已经设计出来,但不是最终结果,还要考虑等长设计。等长设计方法如何?我采用了单端走蛇形线的方法,做到等长匹配,效果如下图。
至此,USB差分线设计完成。
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