如何计算阻抗（上）

作者：王萍一博科技高速先生团队队员

“围殴”阻抗话题是15年12月开启的，介绍了传输线理论，然后从筋骨皮开始谈加工的元素，引出了“假八层”的话题；然后为了避免“假八层”，提出了阻抗偏高到60欧姆左右的影响，以及为什么常规阻抗控制是50欧姆，并且是10%偏差。

按照高速先生开始的规划，把阻抗继续展开讨论，估计还得讲好几个月，担心大家已经审美疲劳了。所以后面的计划调整为：“围殴”阻抗这个话题主要是围绕生产加工、阻抗计算、阻抗测试展开。下面会用两篇文章讲讲阻抗计算方法，然后再两篇文章谈谈阻抗测试，最后讲讲和生产与材料相关的如表面粗造度及玻纤效应。其他也和阻抗相关的如端接、拓扑、层叠、阻抗优化等内容，另开专题。

如何计算阻抗

关于阻抗的话题已经说了这么多，想必大家对于阻抗控制在pcb layout中的重要性已经有了一定的了解。俗话说的好，工欲善其事，必先利其器。要想板子利索的跑起来，传输线的阻抗计算肯定不能等闲而视之。

在高速设计流程里，叠层设计和阻抗计算就是万里长征的第一步。阻抗计算方法很成熟，所以不同的软件计算的差别很小，本文采用Si9000来举例。


图1

阻抗的计算是相对比较繁琐的，但我们可以总结一些经验值帮助提高计算效率。对于常用的FR4，50ohm的微带线，线宽一般等于介质厚度的2倍；50ohm的带状线，线宽等于两平面间介质总厚度的二分之一，这可以帮我们快速锁定线宽范围，注意一般计算出来的线宽比该值小些。

除了提升计算效率，我们还要提高计算精度。大家是不是经常遇到自己算的阻抗和板厂算的不一致呢？有人会说这有什么关系，直接让板厂调啊。但会不会有板厂调不了，让你放松阻抗管控的情况呢？要做好产品还是一切尽在自己的掌握比较好。
以下提出几点设计叠层算阻抗时的注意事项供大家参考：

1，线宽宁愿宽，不要细。这是什么意思呢？因为我们知道制程里存在细的极限，宽是没有极限的。如果到时候为了调阻抗把线宽调细而碰到极限时那就麻烦了，要么增加成本，要么放松阻抗管控。所以在计算时相对宽就意味着目标阻抗稍微偏低，比如单线阻抗50ohm，我们算到49ohm就可以了，尽量不要算到51ohm。

2，整体呈现一个趋势。我们的设计中可能有多个阻抗管控目标，那么就整体偏大或偏小，不要100ohm的偏大，90ohm的偏小。

3，考虑残铜率和流胶量。当半固化片一边或两边是蚀刻线路时，压合过程中胶会去填补蚀刻的空隙处，这样两层间的胶厚度时间会减小，残铜率越小，填的越多，剩下的越少。所以如果你需要的两层间半固化片厚度是5mil，要根据残铜率选择稍厚的半固化片。

4，指定玻布和含胶量。看过板材datasheet的工程师都知道不同的玻布，不同的含胶量的半固化片或芯板的介电系数是不同的，即使是差不多高度的也可能是3.5和4的差别，这个差别可以引起单线阻抗3ohm左右的变化。另外玻纤效应和玻布开窗大小密切相关，如果你是10Gbps或更高速的设计，而你的叠层又没有指定材料，板厂用了单张1080的材料，那就可能出现信号完整性问题。

当然残铜率流胶量计算不准，新材料的介电系数有时和标称不一致，有的玻布板厂没有备料等等都会造成设计的叠层实现不了或交期延后。咋办？最好的办法就是在设计之初让板厂按我们的要求，他们的经验设计个叠层，这样最多几个来回就能得到理想又可实现的叠层了。

问题：说了这么多大家还有哪些阻抗计算方面的经验可以分享的呢？