使用SI9000进行PCB常规阻抗计算

SI9000常规阻抗计算常规信号分为微带线和带状线，微带线指该信号线只有一个参考平面（表底层），带状线指该信号线在两个参考平面之间（内层），故阻抗计算需要选择不同模型来完成。一、外层（微带线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——2.单端阻抗模型——3.设置相应参数说明：介电常数和板材有关，常规FR4介电常数在4.2-4.5之间，常规半固化片介电常数106（3.9）、1080（4.2）、2116（4.2）、7628（4.5），罗杰斯板材RO4350B介电常数是3.66，M6板材介电常数在3.3-3.5之间。二、外层（微带线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——2.差分阻抗模型——3.设置相应参数说明：常规差分控制阻抗100ohm，USB控90ohm，Typec控90ohm以下是1.6mm板厚常规八层板的层叠1.3个信号层、2个地、一个电源2.射频隔层参考，线宽16mil3.关键信号在S1层，注意S2跨分割问题，适用于杂线多的情况A．根据微带线单端模型50ohm阻抗计算如下（线宽6）：B．根据微带线差分模型阻抗计算如下：三、内层（带状线）单端阻抗计算模型1.单端阻抗结构——2.单端阻抗模型——3.设置相应参数四、内层（带状线）差分阻抗计算模型1.差分阻抗结构——2.差分阻抗模型——3.设置相应参数根据常规8层板层叠计算内层阻抗.A．内层单端阻抗模型：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S1层50ohm：5mil（说明：阻抗允许误差正负10%，H1和H2数值）S1和S2参考层面厚度相差较小阻抗线宽一致（说明：如果H1和H2数值正确，H1和H2即使颠倒，阻抗变化很小）S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S2层50ohm：5milS3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S3层50ohm：5milB．内层差分阻抗模型（介质厚度和单端阻抗一致）：S1：H1=16+1.2+4.3=21.5H2=1.2+4.3=5.5S2：H1=4.3H2=1.2+16+1.2+4.3=22.7S3：H1=4.3H2=1.2+16=17.2S1、S2、S3：90ohmS1、S2、S3：100ohm同理计算，概不赘述。（关于射频线阻抗计算隔层参考，共面阻抗计算参考SI9000隔层及共面模型计算）阻抗说明：叠层厚度通常由单板实际情况决定，如果叠层确定，线宽变小，阻抗变大，差分阻抗线之间的间距变大，阻抗变大，差分100ohm计算时，可通过改变线宽和间距实现（注意：建议差分间距不要大于2倍线宽如4的线宽8的间距）。单端阻抗主要依靠改变线宽实现。层叠厚度和阻抗反比，距离主要参考层面越远阻抗越大。合理的层叠（参考常规层叠规则及选用方法），是计算阻抗的必要条件，有些层叠计算不出来需求阻抗。通常我们提供给制板厂的层叠和线宽，生产制造时会进行微调，为区别单线和差分阻抗给DFM工程师调整阻抗提供便利，要求同一层面的不同阻抗线线宽不同，即单线50ohm、差分85ohm、差分90ohm、差分100ohm要求不同的线宽。阻抗存在争议：以上内层算法是SI6000时就存在的模型计算，SI9000在SI6000的基础上又推出新的模型，但是存在争议关于内层H1和H2的厚度。关于H1和H2存在争议：a．一些工程师使用SI9000推出的新模型SI9000推出的新模型，此模型忽略内层铜箔的厚度，仅仅是pp和core的厚度。（个人认为不太合理，内层1oz的铜箔1.2mil的厚度加上还是有必要的）。b.一些工程师使用SI9000中SI6000的模型，但认为H1是信号距离参考平面近的pp或core的厚度，H2是距离参考平面远的厚度。c.还有一些工程师，使用SI9000中SI6000的模型，直观的根据模型图提供的信息，判断H1和H2的厚度。b、c虽然存在部分差异，但是计算的阻抗偏差几乎可以忽略不计。本文是使用c方法判断H1和H2的厚度，采用原始模型。