阻抗控制的重要性
发布时间：2015-1-12 10:42
发布者：eechina
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阻抗的控制和许多因素相关，比如PCB的特性、用在何处等等。如果PCB设计用于数字信号，那么一般就是差分阻抗，这和射频信号的应用就有所不同。然而，在这两大类应用里，还可以细分为更多的子类进行讨论。 数字应用，特别是高速的数字应用，为保证信号的完整性，对阻抗的大小以及阻抗的一致性有很高的要求。为测试数字信号的完整性，通常采用眼图、脉冲失真、误码率、斜率等等这些方法。一条关键的数字信号走线，如果阻抗没有控制好，往往会影响整个PCB的制作质量。 通常，当一个变化的能量信号从固定阻抗的环境突然变换到其它环境时，在阻抗过渡区会有大量的反射波产生。同样，一个数字脉冲信号，当从40欧姆的阻抗线切换到50欧姆的阻抗线时，在过渡区也会产生大量的反射信号。随之而来，脉冲的幅度和形状也会由于反射波的存在而发生变化。然后，脉冲的失真会对高速数字信号系统的数字完整性产生影响。 PCB上的阻抗不匹配对数字系统带来的另外一个问题是电磁干扰的存在（EMI）。阻抗不匹配带来的反射信号会在阻抗过渡区的一定范围内产生电磁辐射。辐射的能量会耦合到临近的走线或者器件上，有可能导致它们的电性能恶化。 射频应用中的阻抗匹配有时和高速数字应用面临同样的问题。在射频应用中，很多时候需要高效的将能量从一个模块传输到另外一个模块。比如，如何将无线系统中发射机产生的能量更加高效的传输到天线上去。如果从发射机到天线的馈线阻抗匹配的不是很好，那么在无线信号发射之前，就会有一部分的信号能量被损失掉。无线系统的发射端口如果不能在合适的条件下工作，有可能致使接收端的信号质量下降而引起通信距离的缩短。 有很多的射频、微波以及毫米波的研发团队在一直致力于阻抗匹配的研究。除上述的例子外，比如功率放大器、雷达、低噪声放大器等等都在他们研究的范围内。在这些领域内，阻抗匹配从来都是非常重要的。 在功率放大器电路中，PCB被划分为不同的功能区。很多区域都需要阻抗匹配，并且阻抗的值从一个区域到另外一个区域会有很大的变化。功率放大器本身的输入阻抗通常小于10欧姆，然而PCB的阻抗线是50欧姆。为保证能量高效的从50欧姆区域传递到小于10欧姆的区域，功率放大器的输入信号的纯净度就显得非常重要。 阻抗的类型有很多种。在PCB上，最常用的是特性阻抗。另外还有输入阻抗、波阻抗、镜像阻抗等等。大多数的阻抗问题都是频响问题。这种问题在宽带功放上出现的比较多。功放设计中必需的阻抗匹配网络在实际使用中往往只在一定的频率范围内有效。很多时候，功率放大器件的频率使用范围都比其输入/输出匹配网络的有效频率范围要宽。 PCB走线的阻抗值和很多的变量有关。按照对阻抗影响的大小排序如下：基材的厚度，介电常数，线宽以及铜箔厚度。按照固定配方制作的高频电路板材料，具有严格的厚度控制，就像介电常数的控制一样。基材上的铜箔厚度也同样需要严格控制。但是，请记住，在实际的电路里，由于PCB制作技术的不同，这些厚度都有可能稍有变化。 |
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