阻抗的控制和許多因素相關(guān),比如PCB的特性、用在何處等等。如果PCB設計用于數字信號,那么一般就是差分阻抗,這和射頻信號的應用就有所不同。然而,在這兩大類(lèi)應用里,還可以細分為更多的子類(lèi)進(jìn)行討論。 數字應用,特別是高速的數字應用,為保證信號的完整性,對阻抗的大小以及阻抗的一致性有很高的要求。為測試數字信號的完整性,通常采用眼圖、脈沖失真、誤碼率、斜率等等這些方法。一條關(guān)鍵的數字信號走線(xiàn),如果阻抗沒(méi)有控制好,往往會(huì )影響整個(gè)PCB的制作質(zhì)量。 通常,當一個(gè)變化的能量信號從固定阻抗的環(huán)境突然變換到其它環(huán)境時(shí),在阻抗過(guò)渡區會(huì )有大量的反射波產(chǎn)生。同樣,一個(gè)數字脈沖信號,當從40歐姆的阻抗線(xiàn)切換到50歐姆的阻抗線(xiàn)時(shí),在過(guò)渡區也會(huì )產(chǎn)生大量的反射信號。隨之而來(lái),脈沖的幅度和形狀也會(huì )由于反射波的存在而發(fā)生變化。然后,脈沖的失真會(huì )對高速數字信號系統的數字完整性產(chǎn)生影響。 PCB上的阻抗不匹配對數字系統帶來(lái)的另外一個(gè)問(wèn)題是電磁干擾的存在(EMI)。阻抗不匹配帶來(lái)的反射信號會(huì )在阻抗過(guò)渡區的一定范圍內產(chǎn)生電磁輻射。輻射的能量會(huì )耦合到臨近的走線(xiàn)或者器件上,有可能導致它們的電性能惡化。 射頻應用中的阻抗匹配有時(shí)和高速數字應用面臨同樣的問(wèn)題。在射頻應用中,很多時(shí)候需要高效的將能量從一個(gè)模塊傳輸到另外一個(gè)模塊。比如,如何將無(wú)線(xiàn)系統中發(fā)射機產(chǎn)生的能量更加高效的傳輸到天線(xiàn)上去。如果從發(fā)射機到天線(xiàn)的饋線(xiàn)阻抗匹配的不是很好,那么在無(wú)線(xiàn)信號發(fā)射之前,就會(huì )有一部分的信號能量被損失掉。無(wú)線(xiàn)系統的發(fā)射端口如果不能在合適的條件下工作,有可能致使接收端的信號質(zhì)量下降而引起通信距離的縮短。 有很多的射頻、微波以及毫米波的研發(fā)團隊在一直致力于阻抗匹配的研究。除上述的例子外,比如功率放大器、雷達、低噪聲放大器等等都在他們研究的范圍內。在這些領(lǐng)域內,阻抗匹配從來(lái)都是非常重要的。 在功率放大器電路中,PCB被劃分為不同的功能區。很多區域都需要阻抗匹配,并且阻抗的值從一個(gè)區域到另外一個(gè)區域會(huì )有很大的變化。功率放大器本身的輸入阻抗通常小于10歐姆,然而PCB的阻抗線(xiàn)是50歐姆。為保證能量高效的從50歐姆區域傳遞到小于10歐姆的區域,功率放大器的輸入信號的純凈度就顯得非常重要。 阻抗的類(lèi)型有很多種。在PCB上,最常用的是特性阻抗。另外還有輸入阻抗、波阻抗、鏡像阻抗等等。大多數的阻抗問(wèn)題都是頻響問(wèn)題。這種問(wèn)題在寬帶功放上出現的比較多。功放設計中必需的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )在實(shí)際使用中往往只在一定的頻率范圍內有效。很多時(shí)候,功率放大器件的頻率使用范圍都比其輸入/輸出匹配網(wǎng)絡(luò )的有效頻率范圍要寬。 PCB走線(xiàn)的阻抗值和很多的變量有關(guān)。按照對阻抗影響的大小排序如下:基材的厚度,介電常數,線(xiàn)寬以及銅箔厚度。按照固定配方制作的高頻電路板材料,具有嚴格的厚度控制,就像介電常數的控制一樣;纳系你~箔厚度也同樣需要嚴格控制。但是,請記住,在實(shí)際的電路里,由于PCB制作技術(shù)的不同,這些厚度都有可能稍有變化。 |