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高速先生成員--黃剛 傳輸線(xiàn)阻抗控制對系統性能的重要性不言而喻，每一家的PCB加工板廠(chǎng)都在往能控制更嚴格的阻抗公差這個(gè)目標而不斷努力。但是我們也知道，傳輸線(xiàn)阻抗的控制公差其實(shí)會(huì )受到PCB結構本身的因素影響，就好像下面這張PCB差分線(xiàn)的切片圖一樣，至少有6、7個(gè)參數影響傳輸線(xiàn)的阻抗，例如線(xiàn)寬、線(xiàn)間距、上介質(zhì)厚度、下介質(zhì)厚度、銅厚、板材的介電常數等。它們共同決定了這對差分線(xiàn)的阻抗，他們的控制公差決定了差分線(xiàn)阻抗的公差！ 今天，高速先生這篇文章想走個(gè)高端路線(xiàn)，我們來(lái)研究下上面提到的所有影響傳輸線(xiàn)阻抗的參數里，到底能不能比較定量的給他們排個(gè)序，看看到底哪個(gè)因素的控制公差對加工出來(lái)的傳輸線(xiàn)阻抗的公差影響最大呢。這算不算是一個(gè)比較有意思的研究方向？ 我們一起來(lái)看看高速先生最近做的測試板的案例，我們做的是一個(gè)USB的測試夾具，PCB設計如下所示： 為了保證高頻的性能，我們使用1到2的激光孔工藝，然后走線(xiàn)就在L2層了。由于板厚比較薄，也就是L2層的上下層介質(zhì)厚度也很薄，因此我們L2層的線(xiàn)寬自然就設計得很細了。 疊層和L2層的線(xiàn)寬線(xiàn)距就是下面這個(gè)樣子了。上下層厚度也就3mil多的樣子，差分阻抗控制85歐姆情況下，線(xiàn)寬也是3mil多點(diǎn)。順便提一下，板材是中等損耗板材，介電常數DK在3.8左右。 然而我們也知道，阻抗加工肯定是有偏差哈，板廠(chǎng)一般是保證10%的阻抗偏差，嚴格的話(huà)可能就是8%的阻抗偏差。下圖是該項目最終加工完成進(jìn)行阻抗測試的傳輸線(xiàn)結果。 其實(shí)能看到，同一塊板上的長(cháng)線(xiàn)和短線(xiàn)的阻抗都很好的滿(mǎn)足8%的阻抗偏差（其實(shí)已經(jīng)接近5%了），這一組差分線(xiàn)的阻抗其實(shí)已經(jīng)加工得非常的好了！ 那回過(guò)頭我們再進(jìn)行下理論的分析。根據板廠(chǎng)給出的疊層，我們通過(guò)仿真軟件進(jìn)行阻抗的仿真，的確能看到阻抗的中值就在85歐姆，以下是線(xiàn)長(cháng)2inch情況下的傳輸線(xiàn)阻抗仿真結果。 那么要怎么來(lái)研究上述的參數對阻抗的影響度呢？我們可以用相關(guān)仿真軟件的容差分析控件，俗稱(chēng)DOE分析來(lái)進(jìn)行研究。這個(gè)控件主要就是分析如果每個(gè)參數都有一定的偏差時(shí)，對整體阻抗結果的偏差度影響是怎么樣的，同時(shí)也能得到每個(gè)參數對后面結果的影響比例！是不是聽(tīng)起來(lái)就有點(diǎn)意思呢？ 我們先用一張傳輸線(xiàn)的結構圖來(lái)說(shuō)明這個(gè)案例中的參數情況，如下： 其中根據板廠(chǎng)給出的疊層，每個(gè)參數的中值分別為：線(xiàn)寬W=3.4mil，線(xiàn)間距S=8mil，上介質(zhì)厚度（加銅厚）H1=4.4mil，下介質(zhì)厚度H2=3.2mil，銅厚T=1.2mil，板材的介電常數DK=3.8，那我們就開(kāi)始進(jìn)行DOE的仿真。原理也很簡(jiǎn)單，我們分別把上面的6個(gè)變量參數都設置允許10%左右的誤差，我們來(lái)看看進(jìn)行DOE仿真后，每個(gè)參數對最后阻抗結果的貢獻比例是多少！ 好！我們來(lái)看看在這個(gè)case下的DOE仿真結果，就是下面的這張圖： 高速先生來(lái)解釋一下這張圖來(lái)表達的意思哈！首先左邊表格給出的是不同變量的同樣誤差改變下對后面傳輸線(xiàn)阻抗的影響比例。例如線(xiàn)寬W的誤差改變，會(huì )占到17.5%左右的比重；介電常數DK也會(huì )有15.8%的影響；銅厚T也占到了11.3%左右。另外還有一些參數可能是互相有影響的，因此結果也一并來(lái)考慮。例如線(xiàn)寬W和上介質(zhì)厚度H1加起來(lái)的影響為4.3%。 很多朋友之前是不是沒(méi)想過(guò)從這個(gè)角度出發(fā)來(lái)分析呢？這個(gè)分析其實(shí)意義還是很重大的，它可以很清晰的給出哪個(gè)參數的影響是最大，在加工過(guò)程中可能就需要重點(diǎn)去管控這個(gè)因素，這樣的話(huà)其實(shí)就對最終的阻抗公差有更好的把握。另外也需要知道的是，不同的疊層，不同的線(xiàn)寬線(xiàn)距時(shí)，每個(gè)參數的影響度的DOE分析結果肯定是不一樣的，可能在A(yíng)項目中線(xiàn)寬的影響最大，但是在B項目中可能就變成了介質(zhì)厚度的影響最大了。因此需要針對你們實(shí)際產(chǎn)品的情況去做具體分析了哈。 最后問(wèn)一句，這個(gè)方法大家get到了嗎？ 本期提問(wèn) 如果用文章中的例子讓你分析下?lián)p耗情況，你覺(jué)得損耗和哪些參數有關(guān)，哪些參數的影響度最大呢？ |
