利用Cadence PCB SI分析特性阻抗變化因素

1、概要

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/192135.htm

　　在進行PCB SI的設計時，理解特性阻抗是非常重要的。這次，我們對特性阻抗進行基礎說明之外，還說明Allegro的阻抗計算原理以及各參數和阻抗的關係。

2、什麼是特性阻抗？

2.1　傳送線路的電路特性

　　在高頻率(MHz)信號中，把傳送迴路作為電路。

2.1.1　電阻R

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

2.1.2　電容C

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

2.1.3　電感L

　　電流流動的導線必定有磁通量發生，根據這個產生的自感。L=0.002S[2.3lg(2s/w+t)+0.5][μH]　S:導線長度(cm) ，W:導線寬度(cm)， t:導線厚度(cm)

2.1.4　電導G

　　物體傳導電流的本領叫做電導。對導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

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

　　特性阻抗

　　特徵阻抗是指信號沿傳輸線傳播時，信號看到的瞬間阻抗的值。簡單地講，無限長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的特性阻抗計算原理

3.1　在Layout Cross Section中阻抗計算

　　PCB SI菜單的Setup >Cross-section

　　單線的特性阻抗計算方法>

　　1.設定層結構和材料物質。

　　2.Width欄輸入線寬的話，在Impedance欄會計算出特性阻抗。(Impedance輸入目標阻抗的話，則會計算線寬。)

　　差分阻抗>

　　1.勾選Differential Mode

　　2.設定層結構和材料物質。

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

　　4.因為設定線寬的話，確定差分阻抗或者spacing任何一個，選擇Spacing單擊OK按鈕，差分阻抗被計算。