详解怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗及如何设计层迭结构.docx
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详解怎样使用PolarSi9000软件计算阻抗及如何设计层迭结构
一,首先给大家介绍一下Polar软件,Polar是专业计算阻抗的软件,其版本包括:
Si6000,Si8000,及Si9000.
/l8~9|;s.C*Z#o二,其次给大家介绍常见的几种阻抗模型:
特性阻抗,差分阻抗,共面性阻抗.7g1B:
b4A+[0W,d#X
1.外层特性阻抗模型:
0y$N(o)n%G/G)Y$~7s8b3c7?
"~0m8G&X3k%}
2.内层特性阻抗模型:
1z u)U8x p!
c3h.k2r/N#G*I,U.d3`#[!
F
3.外层差分阻抗模型:
;h+Z:
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3B9w
/S2t8J2_9S#h&X(k4_
4.内层差分阻抗模型:
*N8N+D9F#r0F8h"k
0s#@1V)z*|'X-k7E
5.共面性阻抗模型:
包括
(1)外层共面特性阻抗,
(2)内层共面特性阻抗,(3)外层共面差分阻抗,(4)内层共面差分阻抗.
0r2t K0w8G:
B
!
n5U1r(E3T三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),8a&L7C2a5e;M9A(@
每个多层板都是由芯板和半固化片通过压合而成的,普通的FR-4板材一般有:
生益,建滔,联茂等板材供应商.生益FR-4的芯板根据板厚来划分有:
0.10MM,0.15MM,,0.2MM,,0.25MM.0.3MM,0.4MM,0.5MM等,包括有H/HOZ,1/1OZ,等这里有一点需要大家特别注意:
含两位小数的板厚是指不含铜的厚度,只有一位小数指包括铜的总厚度,例如:
0.10MM1/1OZ的芯板,其0.10MM是指介质的厚度,其总厚度应为0.10MM+0.035+0.035MM=0.17MM,再如:
0.15MM1/1OZ的芯板,其总厚度是:
0.15MM+0.035MM+0.035MM=0.22MM,而0.2MM1/1OZ的芯板,其总厚度就是0.2MM,它的介质厚度应为:
0.2MM-0.035MM-0.035MM=0.13MM.
-~'A*N,C6[-R0G 半固化片(即PP),一般包括:
106,1080,2116,7628等,其厚度为:
106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.(u4f%A8v4f*M%u
当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:
2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:
1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.
.Y"]!
n,V!
i$K,I(s 后续我会把一些常用的芯板以及各种组合的PP厚度汇总给大家,以便学习用Polar软件计算阻抗及层叠结构时使用!
'}-X%u$P;x3M V四,怎样使用PolarSi9000软件计算阻抗:
(E&A*}*x4X
首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪些层?
其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度,或者调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求!
(S6t;o*g8n
五,举例说明怎样使用PolarSi9000计算阻抗及设计层叠结构:
1Y3R%a'{6O)k-i 1.四层板板厚1.6MM,外层信号线要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.其设计结构详见:
4层板1.6MM阻抗设计.jpg,其中H1代表的是信号层与参考层之间的介质厚度,即L1与L2之间的厚度为3.2MIL,Er1为板材的介电常数,FR-4通常为4.2-4.6,W1称为下线宽,W2称为上线宽,一般认为W1=W+0.5MIL,W2=W-0.5MIL,S1(注意S1<2W)为两根差分线之间的间距(指线边缘与线边缘之间距离),T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL。
Zdiff为阻抗值。
Calculate为计算按钮,各因素是可以互相推算的,例如我们要控制50欧姆的阻抗,线宽为5MIL,H1需要多少呢?
在Polar软件中找到特性阻抗模型,把相应要求值写上去,再按H1后面的Calculate为计算按钮,H1的值就计算出来了.大家可以利用Calculate为计算按钮去相互推算试一下。
/n.J*Y.v"I&l%c
其中3.2MIL是由两张106的PP组合而来,48.42MIL指的是1.3MM1/1OZ的芯板的介质厚度,具体是这样得来:
1.3MM-0.035X2)X39.37=48.42MIL.一般层压厚度需比成品板厚小0.1MM左右,例如成品板厚1.6MM,而我们计算层压厚度一般不也许大于1.5MM,此结构的层压厚度为:
0.08MM+1.3MM+0.08MM+0.035MM(铜厚)=1.495MM.即刚好满足成品板厚1.6MM的要求。
/P7D&f1k5l9K
2.六层板板厚1.2MM,信号层要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.具体详见:
6层板1.2MM阻抗设计1.jpg和6层板1.2MM阻抗设计2.jpg,阻抗模型中H2=29.94MIL是怎样得来?
5.1+1.2+22.44+1.2=29.94MIL,其中22.44MIL即由3张7628的PP组合,0.19MMX3=0.57MMX39.37=22.44MIL,所以其层压厚度为:
0.08MMX2+0.2MMX2+0.49MM+0.035MM=1.085MM.(纠正一个错误:
层压结构中0.57MM应改为0.49MM),成品板厚才是1.2MM.0.49MM是由7628*2+2116组合.2]1W+N-?
1m
六,现给大家提供PolarSi9000V7.1下载地址及安装方法:
1q8O!
^5K(}8A;@#z1c9}
下载地址:
亮腾资讯网
"k5q!
q'k*e3B,Q*n SI9000V7.1 阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000V7.1!
O8t s/G B2F%I*m:
g)e.e
A:
点击setup.exe安装完毕。
9]:
^0Q3}&M2a5x2i0F3xB:
打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。
3{6w7o,Q3S(~.a:
|:
D
Si9000m是全新的边界元素法场效解算器,建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。
;P H"X5V ^2G$|+H
Si9000m增加了增强型建模功能,以便预测多介质PCB层的最终阻抗,同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。
"~0B+_$H4]7]8s;L
建模时常常忽略了表面涂层,Si9000m模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。
这是一种更好的解决方案,可根据电路
$]-t8[0?
'}!
m7|!
{7A板采用的特殊阻焊方法进行定制。
新的Si9000m还提取偶模阻抗和共模阻抗。
(偶模阻抗是当两条传输线对都采用相8Z0f ^;\6s7B$[*X(c'K*_
同量值、相同极性的信号驱动时,传输线一边的特性阻抗。
)在USB2.0和LVDS等高速系统中,越来越需要控制这些
"W#M1C-a:
a,a,K$k特征阻抗。
%n9["~'|%g3~#]!
_+g"c
七,怎样正确选择阻抗模型:
(e8a$Q%y'x1P;A7M"D 大家在计算阻抗时,首先要选择正确的阻抗模型是非常重要的!
那么怎样选择正确的阻抗模型呢?
首先我们必须了解每一个模型所代表的意思,什么情况下采用这种模型?
6n.S%j;Y%y"y-X 1.外层特性阻抗模型:
外层特性阻抗模型是外层线路中某根线需要控制一般为50欧姆的阻抗,例如:
一个四层板,板厚1.6MM,TOP层和BOTTOM层上5MIL的线需控制50欧姆的特性阻抗.
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外层特性阻抗
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内层特性阻抗
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外层差分阻抗
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内层差分阻抗
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外层特性共面阻抗
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内层特性共面阻抗
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4层板1.6MM阻抗设计
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6层板1.2MM阻抗结构图
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6层板1.2MM阻抗示意图
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