With the increasing speed of PCB 信號切換，今天的PCB設計人員需要了解和控制PCB走線的阻抗。 對應現代數字電路更短的信號傳輸時間和更高的時鐘速率，PCB走線不再是簡單的連接，而是傳輸線。

如何控制PCB阻抗

在實際應用中，當數字邊緣速度超過 1ns 或模擬頻率超過 300Mhz 時，需要控制走線阻抗。 PCB 走線的關鍵參數之一是其特性阻抗（波沿信號傳輸線傳播時的電壓與電流之比）。 線路在印刷電路板上的特性阻抗是電路板設計的一個重要指標，特別是在高頻電路的PCB設計中，必須考慮導線的特性阻抗是否與器件或信號所需的特性阻抗一致。 This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

阻抗控制

EI阻抗控制，電路板中的導體會產生各種信號傳輸，為了提高傳輸速率必須提高其頻率，如果線路本身由於蝕刻、堆疊厚度、線寬等不同因素，會造成阻抗值改變，信號失真。 因此，應將高速電路板上導體的阻抗值控制在一定範圍內，稱為“阻抗控制”。

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. 影響PCB佈線阻抗的主要因素有：銅線的寬度、銅線的粗細、介質的介電常數、介質的厚度、焊盤的厚度、地線的路徑、佈線周圍的佈線， 等等。 PCB 阻抗範圍為 25 至 120 歐姆。

在實踐中，PCB 傳輸線通常由走線、一層或多層參考層和絕緣材料組成。 走線和層形成控制阻抗。 PCBS 通常是多層的，控制阻抗可以通過多種方式構建。 However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

信號走線的寬度和厚度

走線兩側的核心或預填充材料的高度

走線和板的配置

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB 傳輸線有兩種主要形式：微帶線和帶狀線。

Microstrip:

微帶線是僅在一側有參考平面的帶狀導體，頂部和側面暴露在空氣中（或塗層），在絕緣常數Er電路板的表面上方，以電源或接地為參考。 如下所示：

注：在實際PCB製造中，制板廠商通常會在PCB表面塗上一層綠油，因此在實際阻抗計算中，表面微帶線計算通常採用下圖所示模型：

帶狀線：

帶狀線是放置在兩個參考平面之間的帶狀線，如下圖所示。 H1和H2代表的電介質的介電常數可以不同。

The above two examples are only a typical demonstration of microstrip lines and ribbon lines. There are many kinds of specific microstrip lines and ribbon lines, such as coated microstrip lines, which are related to the specific laminated structure of PCB.

The equations used to calculate the characteristic impedances require complex mathematical calculations, usually using field solving methods, including boundary element analysis, so using the specialized impedance calculation software SI9000, all we need to do is control the parameters of the characteristic impedances:

Dielectric constant Er, wiring width W1, W2 (trapezoid), wiring thickness T and insulation layer thickness H.

W1、W2：

The calculated value must be within the red box. 等。

SI9000用於計算是否滿足阻抗控制要求：

首先計算DDR數據線的單端阻抗控制：

TOP 層：0.5oz 銅厚，5MIL 線寬，距參考平面 3.8mil 距離，介電常數 4.2。 選擇模型，在參數中進行代入，選擇Lossless Calculation，如圖：

CoaTIng 表示塗層，如果沒有塗層，則在厚度上填 0，在電介質（介電常數）（空氣）上填 1。

Substrate代表基板層，即介電層，一般採用fr-4，厚度由阻抗計算軟件計算，介電常數4.2（頻率小於1GHz）。

Click on Weight (oz) to set the thickness of the copper layer, which determines the thickness of the cable.

9. 絕緣層的 Prepreg/Core 概念：

PP（Prepreg）是一種介電材料，由玻璃纖維和環氧樹脂組成。 Core其實是一種PP介質，只不過它的兩面都覆有銅箔，而PP則沒有。 製作多層板時，芯材和PP通常一起使用，芯材與芯材之間用PP粘合。

10、PCB層壓設計中的注意事項

(1)翹曲問題

PCB的層數設計應該是對稱的，即每層的中間層和銅層的厚度應該是對稱的。 以六層為例，top-GND和bottom-power medium的厚度要與銅的厚度一致，GND-L2和L3-POWER medium的厚度要與銅的厚度一致。 這在層壓時不會翹曲。

(2)信號層應與相鄰參考平面緊密耦合（即信號層與相鄰覆銅層之間的介質厚度應很小）； 電源銅敷料和接地銅敷料應緊密耦合。

(3) 在速度非常高的情況下，可以增加額外的層來隔離信號層，但建議不要隔離多個電源層，這可能會造成不必要的噪聲干擾。

(4) 典型疊層設計層數分佈如下表：

(5)層佈置的一般原則：

元件表面（第二層）下方是地平面，它提供器件屏蔽層和頂層佈線的參考平面；

所有信號層都盡可能與地平面相鄰。

盡量避免兩個信號層直接相鄰；

主電源盡量靠近；

考慮了層壓結構的對稱性。

For the layer layout of the motherboard, it is difficult for the existing motherboard to control the parallel long-distance wiring, and the working frequency of the board level is above 50MHZ

（50MHZ以下的情況請參考，適當放寬），建議佈局原則：

元件面和焊接面為完整的地平面（屏蔽）；

無相鄰平行佈線層；

所有信號層都盡可能與地平面相鄰。

關鍵信號與地層相鄰，不跨越分割區。