使用SI9000进行PCB常规阻抗计算.docx
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使用SI9000进行PCB常规阻抗计算
SI9000常规阻抗计算
常规信号分为微带线和带状线,微带线指该信号线只有一个参考平面(表底层),带状线指该信号线在两个参考平面之间(内层),故阻抗计算需要选择不同模型来完成。
一、
外层(微带线)单端阻抗计算模型
1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数
说明:
介电常数和板材有关,常规FR4介电常数在4.2-4.5之间,常规半固化片介电常数106(3.9)、1080(4.2)、2116(4.2)、7628(4.5),罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66,M6板材介电常数在3.3-3.5之间。
二、外层(微带线)差分阻抗计算模型
1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数
说明:
常规差分控制阻抗100ohm,USB控90ohm,Typec控90ohm
以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠
1.3个信号层、2个地、一个电源
2.射频隔层参考,线宽16mil
3.关键信号在S1层,注意S2跨分割问题,适用于杂线多的情况
A.
根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下(线宽6):
B.根据微带线差分模型阻抗计算如下:
三、内层(带状线)单端阻抗计算模型
1.单端阻抗结构——>2.单端阻抗模型——>3.设置相应参数
四、内层(带状线)差分阻抗计算模型
1.差分阻抗结构——>2.差分阻抗模型——>3.设置相应参数
根据常规8层板层叠计算内层阻抗.
A.内层单端阻抗模型:
S1:
H1=16+1.2+4.3=21.5
H2=1.2+4.3=5.5
S1层50ohm:
5mil(说明:
阻抗允许误差正负10%,H1和H2数值)
S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致(说明:
如果H1和H2数值正确,H1和H2即使颠倒,阻抗变化很小)
S2:
H1=4.3
H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7
S2层50ohm:
5mil
S3:
H1=4.3
H2=1.2+16=17.2
S3层50ohm:
5mil
B.内层差分阻抗模型(介质厚度和单端阻抗一致):
S1:
H1=16+1.2+4.3=21.5
H2=1.2+4.3=5.5
S2:
H1=4.3
H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7
S3:
H1=4.3
H2=1.2+16=17.2
S1、S2、S3:
90ohm
S1、S2、S3:
100ohm同理计算,概不赘述。
(关于射频线阻抗计算隔层参考,共面阻抗计算参考
阻抗说明:
叠层厚度通常由单板实际情况决定,如果叠层确定,线宽变小,阻抗变大,差分阻抗线之间的间距变大,阻抗变大,差分100ohm计算时,可通过改变线宽和间距实现(注意:
建议差分间距不要大于2倍线宽如4的线宽8的间距)。
单端阻抗主要依靠改变线宽实现。
层叠厚度和阻抗反比,距离主要参考层面越远阻抗越大。
合理的层叠(参考<常规层叠规则及选用方法>),是计算阻抗的必要条件,有些层叠计算不出来需求阻抗。
通常我们提供给制板厂的层叠和线宽,生产制造时会进行微调,为区别单线和差分阻抗给DFM工程师调整阻抗提供便利,要求同一层面的不同阻抗线线宽不同,即单线50ohm、差分85ohm、差分90ohm、差分100ohm要求不同的线宽。
阻抗存在争议:
以上内层算法是SI6000时就存在的模型计算,SI9000在SI6000的基础上又推出新的模型,但是存在争议关于内层H1和H2的厚度。
关于H1和H2存在争议:
a.一些工程师使用SI9000推出的新模型
SI9000推出的新模型,此模型忽略内层铜箔的厚度,仅仅是pp和core的厚度。
(个人认为不太合理,内层1oz的铜箔1.2mil的厚度加上还是有必要的)。
b.一些工程师使用SI9000中SI6000的模型,但认为H1是信号距离参考平面近的pp或core的厚度,H2是距离参考平面远的厚度。
c.还有一些工程师,使用SI9000中SI6000的模型,直观的根据模型图提供的信息,判断H1和H2的厚度。
b、c虽然存在部分差异,但是计算的阻抗偏差几乎可以忽略不计。
本文是使用c方法判断H1和H2的厚度,采用原始模型。
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