「硬见小百科」PCB设计总是有阻抗不连续？教你一招解决烦恼

导读：大家都知道阻抗要连续。但是，正如罗永浩所说“人生总有几次踩到大便的时候”，PCB 总有阻抗无法连续设计的时候。我该怎么办？

特性阻抗

特性阻抗：又称特征阻抗，它不是直流电阻，属于长期传输的概念。在高频范围内，在信号传输过程中，由于电场的建立，信号线和参考平面（电源或地平面）之间会产生瞬时电流。

如果传输线是各向同性的，只要信号在传输，总会有电流 I，如果信号的输出电压为 V，在信号传输过程中，传输线等效为电阻 V/I，这种等效电阻称为传输线的特性阻抗 Z。

在传输过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号将在阻抗的不连续结点反射。

影响特征阻抗的因素

影响特征阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。

2.1 渐变线

一些 RF 装置封装小，SMD 焊盘宽度可能小到 12mils，而 RF 可以达到信号线宽 50mils 以上，要用渐变线，禁止线宽突变。渐变线如图所示，过渡部分的线不宜太长。

2.2 拐角

RF 如果信号线走直角，拐角处的有效线宽会增加，阻抗不连续，导致信号反射。有两种方法可以处理拐角，以减少不连续性：切角和圆角。弧角的半径应足够大。一般来说，应确保：R>3W。如图右所示。

2.3 大焊盘

当 50 当欧洲微带线上有大焊盘时，大焊盘相当于分布电容器，破坏了微带线的特性阻抗连续性。有两种方法可以同时改进：一是增厚微带线介质，二是挖空焊盘下的地平面，可以减少焊盘的分布电容器。如下图所示。

2.4 过孔

穿孔是镀在电路板顶部和底部之间的金属圆柱体。信号穿孔连接到不同层上的传输线。过孔残留桩是过孔中未使用的部分。过孔焊盘是将过孔连接到顶部或内部传输线的圆形垫片。隔离板是每个电源或接地层的环形间隙，以防止电源和接地层短路。

● 过孔寄生参数

如果经过严格的物理理论推导和近似分析，的等效电路模型可以串联到电感两端的接地电容器，如图所示 1 所示。

● 等效电路模型的过孔

从等效电路模型可以看出，过孔本身有对地寄生电容，假设过孔反焊盘直径为 D2.过孔焊盘的直径为 D1，PCB 板的厚度为 T,板基介电常数为ε,过孔寄生电容器的大小与：

过孔寄生电容可延长信号上升时间，减慢传输速度，从而恶化信号质量。同样，过孔也有寄生电感，高速数字 PCB 寄生电感的危害往往大于寄生电容。

其寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，从而削弱整个电源系统的滤波效果。 L 过孔电感，h 为过孔的长度，d 中心钻孔的直径。过孔类似的寄生电感大小类似:

过孔是引起 RF 如果信号频率大于通道阻抗不连续性的重要因素之一 1GHz，考虑过孔的影响。

减少过孔阻抗不连续性的常用方法有：采用无盘工艺，选择出线方式，优化反焊盘直径。优化反焊盘直径是一种 常用的减小阻抗不连续性的方法。由于过孔特性与孔径、焊盘、反焊盘、层叠结构、出线方式等结构尺寸相关，建议每次设计时都要根据具体情况用 HFSS 和 Optimetrics 优化仿真。

采用参数化模型时，建模过程非常简单。审查时需要 PCB 设计师提供相应的模拟文件。

过孔的直径、焊盘的直径、深度和反焊盘都会发生变化，导致阻抗不连续性、反射和插入损失的严重程度。

2.5 通孔同轴连接器

类似于通孔结构，通孔同轴连接器也有阻抗不连续性，因此解决方案与通孔相同。减少通孔同轴连接器阻抗不连续性的常用方法是：采用无盘工艺，适当的出线方法，优化反焊盘直径。

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