利用Cadence PCB SI分析特性阻抗變化因素

1、概要

　　在進(jìn)行PCB SI的設(shè)計(jì)時(shí)，理解特性阻抗是非常重要的。這次，我們對(duì)特性阻抗進(jìn)行基礎(chǔ)說明之外，還說明Allegro的阻抗計(jì)算原理以及各參數(shù)和阻抗的關(guān)系。

2、什么是特性阻抗？

2.1　傳送線路的電路特性

　　在高頻率(MHz)信號(hào)中，把傳送回路作為電路。

2.1.1　電阻R

　　電阻R是指普通的導(dǎo)線帶有的歐姆電阻。R = ρL / S　[Ω] 　(S:橫截面面積[m2]，L:導(dǎo)體長(zhǎng)[m]，ρ:金屬（銅）的電阻率[Ω*m])。在高頻頻域范圍內(nèi)的話，根據(jù)表面效果和集合效果的影響，集中在導(dǎo)體表面電流流動(dòng)，會(huì)使上面公式中的阻值變得更大。

2.1.2　電容C

　　電容C是指積蓄在導(dǎo)體間電荷的量。C = ε（S / d）[F]　（ε:介電常數(shù)，S:導(dǎo)體的橫截面積，d:導(dǎo)體間的距離)

2.1.3　電感L

　　電流流動(dòng)的導(dǎo)線必定有磁通量發(fā)生，根據(jù)這個(gè)產(chǎn)生的自感。L=0.002S[2.3lg(2s/w+t)+0.5][μH]　S:導(dǎo)線長(zhǎng)度(cm) ，W:導(dǎo)線寬度(cm)， t:導(dǎo)線厚度(cm)

2.1.4　電導(dǎo)G

　　物體傳導(dǎo)電流的本領(lǐng)叫做電導(dǎo)。對(duì)導(dǎo)體間的介電特性的反抗成分，表示容易電流的程度。G = 1 / R

2.2　阻抗和特性阻抗的不同？

　　阻抗

　　表示電路部分對(duì)交變電信號(hào)流通產(chǎn)生的阻力，是傳輸線上輸入電壓對(duì)輸入電流的比率值Z = V(x)/ I(x)

　　特性阻抗

　　特征阻抗是指信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí)，信號(hào)看到的瞬間阻抗的值。簡(jiǎn)單地講，無限長(zhǎng)傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗。Z0 = √( (R + jωL) / (G + jωC) ) P √(L / C)(RωL，GωC)

3、Allegro的特性阻抗計(jì)算原理

3.1　在Layout Cross Section中阻抗計(jì)算

　　PCB SI菜單的Setup >Cross-section

　　單線的特性阻抗計(jì)算方法>

　　1.設(shè)定層結(jié)構(gòu)和材料物質(zhì)。

　　2.Width欄輸入線寬的話，在Impedance欄會(huì)計(jì)算出特性阻抗。(Impedance輸入目標(biāo)阻抗的話，則會(huì)計(jì)算線寬。)

　　差分阻抗>

　　1.勾選Differential Mode

　　2.設(shè)定層結(jié)構(gòu)和材料物質(zhì)。

　　3.Coupling Type設(shè)定結(jié)合類型。（NONE: 不耦合，EDGE:同層耦合，BROADSIDE:鄰接層耦合)

　　4.因?yàn)樵O(shè)定線寬的話，確定差分阻抗或者spacing任何一個(gè)，選擇Spacing單擊OK按鈕，差分阻抗被計(jì)算。