了解PCB布局中的阻抗計算和截面特征

當我第一次開始布置印刷電路板時，對控制阻抗布線沒有太多關(guān)注。當時大多數(shù)都是低速的，我們使用更大的跡線和通孔過孔來處理我們正在使用的簡單的四層板。盡管這些電路板的復(fù)雜性和速度都在增長，但變化很快。這些變化要求我們更多地參與電路板的堆疊以及我們使用的走線寬度。起初，我們依賴于來自不同來源和我們合作的人員的董事會約束信息，最終，我們開始自己使用阻抗計算器來設(shè)置我們的電路板堆棧和設(shè)計規(guī)則。

幸運的是，下一步是CAD工具現(xiàn)在就在這里，很高興與您合作。計算器不是自己進行阻抗計算，而是手動設(shè)置設(shè)計規(guī)則，而是嵌入在PCB設(shè)計工具中，它們的信息直接傳遞給設(shè)計規(guī)則。 AltiumDesigner?是PCB布局系統(tǒng)的一個很好的例子，其中這些信息直接從層堆棧提供給設(shè)計規(guī)則。如果這聽起來像是對您的工作流程有幫助的話，請繼續(xù)閱讀，我將向您展示它是如何工作的。

在布局工具中創(chuàng)建PCB層堆棧

Altium已經(jīng)構(gòu)建為自動進行阻抗計算。您不必從菜單啟動計算器或以某種方式使用它。它從板層疊加中獲取信息，執(zhí)行計算，然后將結(jié)果直接提供給設(shè)計規(guī)則。這樣可以節(jié)省大量時間和精力來搜索在線計算器，或者在手機上找到可以作為應(yīng)用程序運行的計算器，然后手動輸入數(shù)據(jù)并檢索結(jié)果。

In為了讓Altium正確計算阻抗，您必須首先確保它具有必要的數(shù)據(jù)。為此，您將使用層堆棧管理器配置電路板層堆棧并輸入電路板材料寬度（銅和電介質(zhì)）以及介電常數(shù)。然后阻抗計算器將使用此信息以及目標阻抗值來進行跡線寬度計算。

要配置電路板圖層并輸入材料寬度，請轉(zhuǎn)到“設(shè)計”下拉菜單并單擊“層堆棧管理器”。您可以構(gòu)建自己的板層堆棧，也可以選擇使用“預(yù)設(shè)”按鈕中提供的其中一個層模板。下面是從預(yù)設(shè)中創(chuàng)建的八層堆棧的圖片。

在Altium中設(shè)置圖層

如上所示，圖層堆棧管理器使您能夠更改以下板層屬性：

圖層名稱

< li>類型

材料

厚度

介電材料

介電常數(shù)

圖層堆棧管理器還允許您控制許多其他功能，例如添加和刪除圖層以及定義鉆取對。您還可以看到用于更改阻抗計算器的按鈕，但我們稍后會詳細討論。

Altium將根據(jù)您設(shè)計中各層的配置進行阻抗計算。對于僅在一側(cè)具有平面層的信號層，例如板的頂層或底層，計算器將使用行業(yè)標準微帶配方。對于那些在兩側(cè)都有平面的信號層，例如內(nèi)部信號層，計算器將使用行業(yè)標準的帶狀線公式。計算器可以使用微帶線或帶狀線配置，也不支持偏移帶狀線配置。

直接從阻抗計算器進入設(shè)計規(guī)則

雖然阻抗計算器將自動運行，但您必須配置設(shè)計規(guī)則以接受自動值。為此，您需要通過單擊“確定”關(guān)閉圖層堆棧管理器，然后轉(zhuǎn)到“設(shè)計”下拉菜單并選擇“規(guī)則”。向下滾動規(guī)則列表，然后單擊“寬度”規(guī)則，如下圖所示。在您的設(shè)計中，您可能有許多寬度規(guī)則，這只是一個示例。

路由寬度規(guī)則在Altium的設(shè)計規(guī)則中

在上圖所示的規(guī)則中，我們啟用了阻抗計算器，通過點擊“特性阻抗驅(qū)動寬度”來設(shè)置我們的走線寬度。我們還將跡線的默認阻抗值保持在50歐姆。你改變了這個值，我們將在稍后做，但是現(xiàn)在，我們將它保留為默認值。您可以看到跡線寬度具有非常特定的值，因為這些設(shè)置的頂層的首選大小為16.881密耳。

為了演示計算器的工作原理，我們將通過單擊“確定”關(guān)閉規(guī)則，然后重新打開圖層堆棧管理器。在下面的圖層堆棧管理器的圖片中，您可以看到我們將每層的厚度值大約加倍。顯然，這不會發(fā)生在現(xiàn)實生活中，因為這僅用于演示目的。

更改Altium層堆棧管理器中的材料厚度

完成新的圖層寬度值后，如上所示，我們將再次單擊“確定”關(guān)閉圖層堆棧管理器?，F(xiàn)在新的圖層寬度值已經(jīng)到位，我們將重新打開設(shè)計規(guī)則并再次查看寬度規(guī)則。如下圖所示，我們的跟蹤寬度值已全部更改。我們以前的頂層走線寬度的首選尺寸為16.881密耳，現(xiàn)在為31.737密耳。

Altium寬度規(guī)則改變的材料厚度

如圖所示，您可以通過更改電路板材料的厚度來更改布線規(guī)則的走線寬度。您還可以通過調(diào)整要路由的跡線的阻抗來更改跡線寬度。在下圖中，您可以看到我們已將跡線的阻抗從50歐姆降低到40歐姆。跡線寬度再次調(diào)整，現(xiàn)在您可以看到頂層的首選跡線寬度為45.321密耳。

改變走線阻抗對Altium寬度規(guī)則的影響

使用工具更改阻抗計算

Altium阻抗計算器默認使用的公式是用于計算微帶線和帶狀線走線寬度的行業(yè)標準公式。如果您愿意，可以通過進入阻抗公式編輯器來更改這些計算。單擊圖層堆棧管理器對話框中的阻抗計算器按鈕即可找到此項。進入編輯器后，您可以更改組成“計算阻抗”和“計算跟蹤寬度”公式的文本字符串。下面是編輯器的圖片以及用于計算帶狀線阻抗和走線布線寬度的公式。

Altium用于帶狀線跡寬度計算的公式

Altium還可以通過單擊公式右側(cè)的“助手”按鈕為阻抗公式編輯器提供一些幫助。這將打開Altium標準的“Query Helper”對話框，如下所示。您可以使用此工具來幫助處理不同的函數(shù)關(guān)鍵字和運算符，以及“檢查語法”功能，以檢查您的工作是否有錯誤。

Altium用于更改阻抗計算公式的查詢助手

使用Altium中的阻抗計算器，您可以驅(qū)動設(shè)計規(guī)則和跟蹤寬度而不是嘗試猜測你自己的規(guī)則。除了高速設(shè)計規(guī)則以及Altium中的其他分析儀和模擬器外，您還擁有一套功能強大的PCB設(shè)計工具，可幫助您按照需要的方式布置電路板。

嘗試工作時通過輸入阻抗和輸出阻抗，電壓和電阻，電感和電容，電流和其他信號完整性方程，您需要確保擁有值得信賴的PCB設(shè)計軟件。特別是在使用導(dǎo)體或電容器時，避免短路或管理復(fù)阻抗。否則，耐壓可能不是您的設(shè)計所面臨的唯一阻力。

Altium是先進的PCB設(shè)計軟件，專門用于幫助您控制阻抗布線和設(shè)計印刷電路板的所有其他方面。要了解Altium今天如何幫助您，請與Altium的專家聯(lián)系。