Layout問題與小知識

如何計算阻抗線寬線距

隨著電路設計越來越複雜,傳輸速度提升,要保持高頻電路的完整性,阻抗匹配是關鍵因素。不匹配的阻抗會導致信號失真、反射或損耗,從而影響電路性能。

單端阻抗(Single-Ended Impedance)

單信號線與參考地(通常是接地層)之間的阻抗。阻值通常是50ohm,但有些元件會控制在45、40ohm甚至更低。

應用:SPI、UART、I2C

單端阻抗 1
單端阻抗 2

差分阻抗(Differential Impedance)

一對差分信號線之間的阻抗,這對信號線會傳遞相反的信號。常見的阻值有100、90、85ohm。

應用:USB、HDMI、SATA、PCIe 等。

差分阻抗 1
差分組抗 2

共面阻抗(Coplanar Impedance)

信號線與周圍GND接地線之間傳輸時的阻抗,適合用在高密度布線。

應用:天線設計或射頻信號線。

共面阻抗 1
共面阻抗 2

影響因素:

  • 線寬(W)越細,阻值越
  • 線距(S)越寬,阻值越
  • 銅厚(T)越厚,阻值越
  • 介電常數(Er)越高,阻值越
  • 介質越厚,阻值越
  • 防焊漆越厚,阻值越

阻抗計算:

W:上層線寬(導線橫切面為梯形,上層線寬大約比下層線寬少0.5mil寬度)

H:介質厚度

W1:下層限寬

H1:防焊漆厚度

T:線路銅厚

S:線距

Er:介電系數(DK)

案例一一6層板疊構:

6層板疊構

計算 50ohm 外層(Ref.L2)單端阻抗線寬:

可以計算出線寬5.2mil可符合50ohms+/-10%的值

6層疊構 1

計算 100ohm L3(Ref.L2/L4)差動阻抗線寬線距:

(H = 上下兩層介質+線路銅厚) 可以計算出線寬4.2mil、線距3.8mil可符合100ohms+/-10%的值

6層疊構 2