With the increasing speed of PCB 信号切换，今天的PCB设计人员需要了解和控制PCB走线的阻抗。 Corresponding to the shorter signal transmission times and higher clock rates of modern digital circuits, PCB traces are no longer simple connections, but transmission lines.

如何控制PCB阻抗

在实际应用中，当数字边缘速度超过 1ns 或模拟频率超过 300Mhz 时，需要控制走线阻抗。 PCB 走线的关键参数之一是其特性阻抗（波沿信号传输线传播时的电压与电流之比）。 线路在印刷电路板上的特性阻抗是电路板设计的一个重要指标，特别是在高频电路的PCB设计中，必须考虑导线的特性阻抗是否与器件或信号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，电路板中的导体会产生各种信号传输，为了提高传输速率必须提高其频率，如果线路本身由于蚀刻、堆叠厚度、线宽等不同因素，会造成阻抗值改变，信号失真。 因此，应将高速电路板上导体的阻抗值控制在一定范围内，称为“阻抗控制”。

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. 影响PCB布线阻抗的主要因素有：铜线的宽度、铜线的粗细、介质的介电常数、介质的厚度、焊盘的厚度、地线的路径、布线周围的布线， 等等。 PCB 阻抗范围为 25 至 120 欧姆。

在实践中，PCB 传输线通常由走线、一层或多层参考层和绝缘材料组成。 走线和层形成控制阻抗。 PCBS 通常是多层的，控制阻抗可以通过多种方式构建。 However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

信号走线的宽度和厚度

The height of the core or prefill material on either side of the trace

走线和板的配置

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB 传输线有两种主要形式：微带线和带状线。

Microstrip:

微带线是仅在一侧有参考平面的带状导体，顶部和侧面暴露在空气中（或涂层），在绝缘常数Er电路板的表面上方，以电源或接地为参考。 如下所示：

注：在实际PCB制造中，制板厂商通常会在PCB表面涂上一层绿油，因此在实际阻抗计算中，表面微带线计算通常采用下图所示模型：

带状线：

带状线是放置在两个参考平面之间的带状线，如下图所示。 H1和H2代表的电介质的介电常数可以不同。

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. 等等。

SI9000用于计算是否满足阻抗控制要求：

首先计算DDR数据线的单端阻抗控制：

TOP 层：0.5oz 铜厚，5MIL 线宽，距参考平面 3.8mil 距离，介电常数 4.2。 选择模型，在参数中进行代入，选择Lossless Calculation，如图：

CoaTIng 表示涂层，如果没有涂层，则在厚度上填 0，在电介质（介电常数）（空气）上填 1。

Substrate代表基板层，即介电层，一般采用fr-4，厚度由阻抗计算软件计算，介电常数4.2（频率小于1GHz）。

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

9. 绝缘层的 Prepreg/Core 概念：

PP（Prepreg）是一种介电材料，由玻璃纤维和环氧树脂组成。 Core其实是一种PP介质，只不过它的两面都覆有铜箔，而PP则没有。 制作多层板时，芯材和PP通常一起使用，芯材与芯材之间用PP粘合。

10、PCB层压设计中的注意事项

(1)翘曲问题

PCB的层数设计应该是对称的，即每层的中间层和铜层的厚度应该是对称的。 以六层为例，top-GND和bottom-power medium的厚度要与铜的厚度一致，GND-L2和L3-POWER medium的厚度要与铜的厚度一致。 这在层压时不会翘曲。

(2)信号层应与相邻参考平面紧密耦合（即信号层与相邻覆铜层之间的介质厚度应很小）； 电源铜敷料和接地铜敷料应紧密耦合。

(3) 在速度非常高的情况下，可以增加额外的层来隔离信号层，但建议不要隔离多个电源层，这可能会造成不必要的噪声干扰。

(4) 典型叠层设计层数分布如下表：

(5)层布置的一般原则：

元件表面（第二层）下方是地平面，它提供器件屏蔽层和顶层布线的参考平面；

所有信号层都尽可能与地平面相邻。

尽量避免两个信号层直接相邻；

主电源尽量靠近；

考虑了层压结构的对称性。

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以下的情况请参考，适当放宽），建议布局原则：

元件面和焊接面为完整的地平面（屏蔽）；

无相邻平行布线层；

所有信号层都尽可能与地平面相邻。

关键信号与地层相邻，不跨越分割区。