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
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。
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。
影響因素:
- 線寬(W)越細,阻值越高
- 線距(S)越寬,阻值越高
- 銅厚(T)越厚,阻值越低
- 介電常數(Er)越高,阻值越低
- 介質越厚,阻值越高
- 防焊漆越厚,阻值越低
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:
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
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