什么是阻抗

在印刷电路板中，线路通常由铜制成，因为它是除银之外电阻最小的元素。将欧姆表放在走线上，直流电阻几乎可以忽略不计。
交流阻抗则不能这样说。与电阻不同，阻抗基于频率。所有线路都会对来自任何驱动器的电流产生一些阻抗。虽然通常情况下，信号必须有相当快的上升时间，线路阻抗才会成为问题，但重要的是要意识到线路阻抗的存在并且可能成为问题。
但为什么我们需要担心走线阻抗呢？它为什么存在以及可以控制它吗？如果您听说过“受控阻抗”这个术语，您可能已经意识到可以控制阻抗。但要了解如何以及为何，了解一点线路阻抗的性质非常重要。

线路阻抗的工作原理

每条走线都有一个小的、几乎无法区分的串联电感，沿着走线分布，与走线的横截面成反比关系。随着上升时间的增加，产生的阻抗变得更加明显。出于同样的原因，每条迹线都具有沿着迹线和返回路径信号分布的电容，该电容是迹线的宽度以及信号返回路径和迹线之间的材料的电介质的函数。同样，如果上升时间增加得足够多，当电流试图流过该电容时产生的阻抗可能会很大。
您的驱动器将所有走线读取为分布式 LC 电路，并且您的走线交流阻抗来自该分布式 LC 电路。这被认为是不受控制的阻抗。我们没有努力设计走线环境来考虑这种阻抗，从而允许电感和电容沿着走线变化。由于所得阻抗通常对操作没有影响，因此无需浪费时间或金钱设计控制它的方法。

受控阻抗

但是，如果我们担心阻抗对我们操作的影响怎么办？我们可以设计一块走线看起来像传输线的电路板，这样我们就可以通过将其终止于其特性阻抗来避免反射。设计受控阻抗电路如何工作？
当我们控制阻抗时，我们确保沿着迹线的每个点的阻抗都是恒定的，而不是像正常的不受控制的阻抗情况那样逐点变化。为了控制阻抗，我们需要控制电路几何形状的三个特征：走线的宽度、信号返回路径和信号走线之间的间距以及走线周围材料的介电系数。您可能还想解决走线的厚度问题。例如，同轴电缆是受控阻抗传输线。
您可以更改这些几何特征，并且只要您根据需要更改其他特征，仍然可以保留受控阻抗，这样这些方面之间的关系就不会改变并且阻抗保持不变。

如何确定 PCB 走线阻抗

为了制造受控阻抗印刷电路板，必须能够测量阻抗。计算走线阻抗的最佳方法是使用走线阻抗计算器。您可以在线或在 CAD 软件中找到走线阻抗计算器。确定阻抗时需要考虑几个参数，包括：
• 走线宽度
• 走线厚度
• 层压板厚度
• 电介质厚度
• 铜重量
计算完所有相关参数后，您可以调整上述所有参数（通常是走线宽度）以达到您想要的阻抗。一旦您认为自己处于可接受的阻抗，您就可以使用同一面板上同时制造的测试附片来测试电路板的有效性，这样您就可以获得良好的阻抗额定值，而无需面对访问实际电路板上的走线的挑战。测试附连线迹线应与电路板迹线相同，以获得准确的测试。
通常，制造商会在生产面板的任一端构建测试优惠券，以便通过测试两个优惠券，您可以获得非常可靠的阻抗读数，而不会损坏电路板。测试仪使用时域反射计 (TDR) 或网络分析仪测量阻抗。
可以使用网络分析仪、实验室时域反射计 (TDR) 或采用 TDR 技术的受控阻抗测试系统来测量阻抗。具有使用受控阻抗测试系统实践经验的工程师将运行阻抗测试，以确保高质量的结果。