tag 标签: 阻抗

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    2024-3-28 16:31
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    USB4产品具有较高的数据传输速度,因此在PCB的layout及connector的选用上务必格外小心。那该从何确认产品的质量好坏,最直接的方式便是用网络分析仪(Network Analyzer),针对USB4产品的高速信号线进行阻抗量测以及回波损耗的量测。 潜在风险 部分厂商设计自家产品时,layout的设计并未照着规范走,或者因预算考虑,选用未经认证的连接器等,这些因素都可能导致产品功能异常,如:数据传输速度降低、屏幕显示异常等。而通常这类产品在阻抗连续或回波损耗特性方面都表现得较差。 实际案例 下图左红圈处,可以看到阻抗在连接器的部分非常不连续,而这种现象常常也会在右侧红圈处的回波损耗产生Fail 解决方案 使用网络向量分析仪E5071C,并以特定的测试波形执行在USB4产品上,便能将产品的阻抗及回波损耗一探究竟,协助确保产品有好的质量。
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    2023-10-11 15:50
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    本帖简要说明了阻抗的概念。阻抗就是阻力和电抗的结合。简而言之,阻抗可以理解为交流电路中的无源元件减少或阻碍电流的程度。这同样适用于高频无线电应用或高频数字电路应用,因为所有这些应用都具有共同之处,即,它们在任何周期性波形中都具有某种形式的电压变化。(注意:这并非仅局限于正弦波。)一些直流波形可以通过稳定的直流输入进行操作,其中包括方波、锯齿波、三角波和其他脉冲模式。 阻抗和电阻之间的主要区别在于电路工作频率。直流应用的输入和/或输出往往没有频率(暂时忽略时钟产生和其他振荡设计)。电路达人应熟悉电阻、电容、电感两端的电压、电流和功率的一般等式。在直流电路中用这些微积分表达式求解等式已经很难了。以下是电容上电压和电流的等式: 以下是电感器上电压和电流的等式: 由于目前输入电压随时间变化(电流也是如此),所以使用相同的等式在交流电中求解等式就变得更加困难。幸运的是,继傅立叶变换之后业界又发现了一个省时捷径。该方法将电感和电容的复杂等式转换为虚数(复数),因而可使用相同的基本直流分析技术(欧姆定律和直流分析中的其他方法)来求解电路。以下是通过转换到频域得出的适用等式: 1. 电阻 其中: Rn等于一个以欧姆为单位的电阻N的电阻值。 注意:采用 MLCC 设计的现代器件具有更高的工作频率,但仍有许多零件的频率在 1 至 3 兆赫的范围内。 在较低频率(通常将低于1至3兆赫视为低频)下,电阻(Zr)的阻抗就等于电阻值。以下电容不变且电感不变的低频零件也是如此。 2. 电容 其中: ω=2∗π∗f;f=频率(Hz) Cn是一个以法拉为单位的电容N的电容值。 因为电流通常用字母“i”表示,所以引用字母“j”是电路分析中的惯例,从而避免引起混淆。此外,分析中的另一个惯例是使用弧度和角频率,而不是使用线性频率和度数。 3. 电感器 其中: Ln等于以亨利为单位的电感器N的电感值。 在进行任何分析之前,必须转换交流电路中的每一项。阻抗的测量单位也是欧姆,并且当说或者写测量值时,通常省略 “j”/ 复数 部分。以下是阻抗计算示例: 对于电感值为50微亨利(50µH),且电压源/电流源的频率为1000赫兹(1kHz)的电感器,其阻抗的计算方式如下: 欧姆测量值通常在“j”之后得出。当在报告中说出或写出j时,通常会将j删除,以免造成混淆。所以,此特定电感在1kHz频率下的阻抗是314毫欧。“j”只有在电路分析中使用时才重要,因为虚部决定了周期波的相移。相关分析主题可根据要求做进一步讨论。 请注意,大部分规格书所列出的阻抗都是关于整体输入/输出阻抗,而不会列出电路或设计中的所有阻抗值。除了专门讨论阻抗之外,这与直流电路中的总电阻或有效电阻都具有相同的概念。 确定脉冲直流信号等特殊应用的阻抗比我所述的知识更复杂,但总的来说,同样的理念仍然适用。现代设备可随处通过这些类型的信号以几兆赫到几千兆赫的频率运行。由于这些频率水平可能会引起不同组件混用方面的主要设计问题,所以仍然需要考虑阻抗。设计可具体到选择合适的电缆,从而确保PCB走线不要太靠近,且必须考虑电容、电感和电阻的正确值及其工作频率,接地层必须采用特殊设计,屏蔽必须采用特定材料来减少EMI辐射,并满足除此以外的更多要求。 来源:digikey.
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    2023-7-3 10:50
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    ​阻抗计算,真的没有那么难!
    问: 什么是阻抗? 答: 在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。 问: 什么是阻抗匹配? 答: 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间达到一种适合的搭配。阻抗匹配主要有两点作用,调整负载功率和抑制信号反射。 影响阻抗的因素 相对于阻抗变化的关系(其中一个参数变化,假设其余条件不变),影响阻抗因素如下: 阻抗线宽 阻抗线宽与阻抗成反比,线宽越细,阻抗越大,线宽越粗,阻抗越低。 介质厚度 介质厚度与阻抗成正比,介质越厚,阻抗越大,介质越薄,阻抗越低。 阻抗介电常数 介电常数与阻抗成反比,介电常数越高,阻抗越小,介电常数越低,阻抗越大。 防焊厚度 防焊厚度与阻抗成反比,在一定厚度范围内,防焊厚度越厚,阻抗越低,防焊厚度越薄,阻抗越大。 铜箔厚度 铜箔厚度与阻抗成反比,铜厚越厚,阻抗越低,铜厚越薄,阻抗越大。 差动阻抗 间距与阻抗成正比,间距越大,阻抗越大,其余影响因素则与特性阻抗相同。 共面阻抗 阻抗线距导体的间距与阻抗成正比,间距越大,阻抗越大,其它影响因素则与特性阻抗相同。 阻抗计算神器验证影响因素 叠层图制作 这里推荐一款免费的国产工具:华秋DFM软件,它可以自动生成叠层图,也可以手动填写层数、板厚、铜厚,用叠层图的介质厚度匹配阻抗。 如需调整叠层结构,软件里面有自带板材、半固化片及铜箔的库,可根据需要自行选择。在叠层结构需要更改的参数位置,点击右键添加、替换或删除。弹出的窗口是软件自带的物料库,芯板、光板、PP、铜箔可供选择。 介质厚度变化对阻抗的影响 叠层结构的参数要保证正确性,半固化片、板材及铜厚参数不可出错,若板材及半固化片厚度用错,即便是总板厚能够达到,叠层结构不对称生产的成品板子,也会导致板翘无法使用,计算阻抗时,介质厚度如果跟实际生产有差异,会导致阻抗值偏大或者偏小,超出要求的公差。 铜箔厚度变化对阻抗的影响 叠层结构的铜厚一定选择准确,如果铜厚错误,会导致差分阻抗相差20ohm左右,单端阻抗相差10ohm左右,因此而达不到实际设计要求的阻抗值。例如:要求铜厚1oz,制作叠层是0.5oz,生产按照叠层生产板子,会导致成品铜厚不够,线宽载流不够,导致产品烧板报废。 参考屏蔽层变化对阻抗的影响 计算阻抗时,模板不能选错,需要根据实际设计选择模板,比如单端共面阻抗,直接使用单端模板,阻抗会相差10ohm左右,导致阻抗超公差,如果是隔层参考的,没有使用隔层参考的模板,阻抗会相差几十个ohm,导致板子直接报废。 阻抗模板参数 以下基于华秋的工艺制造说明: H1:半固化片的介质厚度,要填写残铜留胶后的介质厚度。 Erl:华秋的板材常规是4.2,如果是特殊板材要填写板材的介电常数。 W2:线面宽度在线底宽度W1-0.5mil。 T1:内层H/Hoz,铜厚按0.6mil计算,内层1/1oz,铜厚按1.2mil计算,外层成品铜厚1/1oz,铜厚按1.4mil计算,外层成品铜厚2/2oz,铜厚按2.4mil计算。 C1:基材上的阻焊厚度0.8mil。 C2:铜面上的阻焊厚度0.5mil。 C3:差分阻抗线之间的阻焊厚度0.8mil。 CEr:阻焊的介电常数3.5mil。 残铜率默认是70%,如默认的参数需要调整,可以在参数配置里面填写修改,保存即可。 使用阻抗计算神器高效生产 文件预审 1、接收客户文件后,进行文件预审。检查客户文件里面的阻抗线对应的阻抗控制要求参数是否一致,如发现不一致的阻抗异常,需要提出异常给客户确认,比如第一层阻抗控制要求6/6/6mil的差分阻抗线,然而在Gerber文件第一层找不到对应的阻抗线,对于此异常需要与客户确认,并提出建议:①是否忽略阻抗控制要求;②阻抗线跟控制要求是否有偏差,并说明实际的gerber的阻抗线。 2、核对gerber文件里面的叠层结构,检查板厚、铜厚、半固化片的参数是否能够对应华秋DFM里面的物料库。如叠层结构的芯板厚度在DFM里面找不到,则需要与客户确认,建议更改板厚调整叠层结构。 3、预审阻抗线对应的控制要求是否满足,例如:同层的阻抗线控制要求一样,介质厚度一样,线宽不一样,导致两组阻抗线只能控制一组,此时需要客户确认,阻抗同层、同介质厚度的阻抗下是否能够统一。 阻抗线挑选及调整 1、首先需要按照客户提高的阻抗控制要求,去挑选板内对应的阻抗线,挑选阻抗线时需注意,宁可多选却不可漏选阻抗线。 2、把挑选的阻抗线移到另外一层,待阻抗计算完毕,按照计算的结果调整阻抗线,阻抗线按照生产制成能力补偿后,再移回板内正常制作出生产所需的工具菲林。 匹配叠层结构 1、按照客户要求的叠层厚度及所用的物料参数制作叠层图,计算阻抗线时,华秋DFM自动读取叠层图里面的参数,使用叠层图里面的介质厚度,计算线宽线距所需要的介质厚度。 2、叠层图的参数一定要正确,结构要对称,如果参数错误,会导致阻抗偏差很大,叠层不对称会导致无法生产。 3、输入每层的铜面积,华秋DFM可以自动计算无铜区域的填胶量,精确计算阻抗及成品板厚的总厚度。 线宽线距计算阻抗值 选择阻抗层,找到阻抗对应的模板,再输入原始线宽线距,如参考层特别,如隔层参考,需要手动选择参考层,参数输入完毕后,点击全部计算,计算结果为绿色则计算正确,为红色则需要调整线宽线距或者介质厚度。右上角可以更改单位,mil/mm,左下角则可以添加多组阻抗。 保存阻抗计算参数文档 保存阻抗计算图,阻抗计算合格后,“点击”导出压合结构/阻抗参数,把计算的压合结构图及阻抗计算合格参数保存为PDF档,方便以后查询阻抗计算的结果。 阻抗计算这么多知识点,肯定很多朋友会觉得难学的同时也很难记全吧!在这里强烈推荐使用华秋DFM软件,可以一键计算阻抗,超简单实用,并且还是免费的哦! 在没有华秋DFM软件前,工程师们都是用Polar SI9000计算阻抗,但它不能制作叠层图,需要先画好后,再按照介质厚度模拟阻抗,非常的不方便。 但是,用了华秋DFM软件后,计算阻抗只需几个步骤,输入相关参数,就能得到想要的结果,直接提升几倍的工作效率! 有需要可以下载体验。
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    2023-4-24 13:39
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    阻抗频率特性与敲击信号 在昨天,通过扫频的方法分别测量了两个动圈式扬声器在不同频率下的阻抗。 两个扬声器中小型扬声器, 直流阻抗为4欧姆。 另外一个是大型低频扬声器,直流电阻为8欧姆。 前天,通过施加阶跃电压测量了扬声器单位冲激响应信号。 通常情况下, 扬声器可以看成一个近似线性时不变系统。 它的单位冲激响应信号的傅里叶变换, 应该对应它的频率特性。 下面就利用实际测量的数据, 来分析它们之间的关系。 01 冲激响应 一、前言    在昨天,通过扫频的方法分别测量了两个动圈式扬声器在不同频率下的阻抗。 两个扬声器中小型扬声器, 直流阻抗为4欧姆。 另外一个是大型低频扬声器,直流 电阻 为8欧姆。 前天,通过施加阶跃电压测量了扬声器单位冲激响应信号。 通常情况下, 扬声器可以看成一个近似线性时不变系统。 它的单位冲激响应信号的傅里叶变换, 应该对应它的频率特性。 下面就利用实际测量的数据, 来分析它们之间的关系。 图1.1.1 扬声器的阻抗频率特性与敲击振荡信号 二、分析结果 1、小型扬声器    这里小型扬声器单位冲激响应数据,  利用曲线拟合可以获得该型号的衰减振荡信号参数。 通过参数C可以计算出 信号的自由振荡频率, 频率数值为 158.31Hz。 图1.2.1 单位冲激响应波形建模 利用扫频的方式测量扬声器的阻抗频率特性, 对应阻抗最大值的频率 是扬声器的谐振频率, 它的数值为140.51Hz。 相比于单位冲激响应的振荡频率来说, 扬声器的谐振频率要小。 图1.2.2 阻抗谐振频率与单位冲激响应振荡频率 我们知道系统的单位冲激响应的傅里叶变换对应着系统的幅频特性。 利用信号的数学表达式, 求取信号的FFT。绘制出结果的幅度谱。 可以看到它与前面通过扫频获得扬声器的阻抗曲线形状非常接近。   虽然形状很接近, 但是峰值对应的频率却相差比较大。 究其原因,有可能是测量扬声器的运动的单位冲激响应是在外部不连接放大器的情况下测量的, 而扬声器扫频测量的时候则是在连接有功放情况下测量的,  此时有可能线圈感应与外界驱动电路形成回路产生阻尼,使得谐振频率降低了。 图1.2.3 冲激响应信号的傅里叶变换幅度谱 2、大型扬声器    这是大型扬声器通过扫频方式测量得到的阻抗频率特性。 谐振频率为48.34Hz。 通过施加阶跃电压信号,可以测量得到扬声器的单位冲激响应信号。 求取该信号的衰减指数函数参数。 通过频率参数C, 可以计算出振荡频率为47.85Hz。 这就与扬声器的阻抗峰值对应的频率相差不多了。 这应该是由于大型扬声器纸盆质量比较大, 线圈阻尼对谐振频率的影响不大。 图1.2.4 大型扬声器阻抗特性与冲击振荡信号 总结    本文对两款扬声器的敲击信号与它的阻抗频率特性进行分析, 对于大型扬声器来说,从单位冲激响应信号所得到的振荡频率与最大阻抗对应的谐振频率是相同的。 对于小型扬声器由于受到线圈的阻尼,阻抗最大值对应的频率小于敲击对应的振荡频率。 参考资料 扬声器的单位冲激响应信号建模 如何获得扬声器完美的单位冲激响应? 扬声器的阻抗频率特性 太阳诱电高可靠性元件:电容器 太阳诱电生产的高可靠性元件类型有电容器、电感器、EMC抑制元件。本文为各位介绍太阳诱电车规电容的优势及应用。 太阳诱电生产的高可靠性元件类型有 电容 器、电感器、EMC抑制元件。本文为各位介绍太阳诱电车规电容的优势及应用。 太阳诱电高可靠性元件从材料、到设计、到行业规则均表现出色: 太阳诱电高可靠性元件-电容器主要包含多层陶瓷电容器和导电性高分子铝电解电容器。 优势 -多层陶瓷电容器优势: ● 容量大 ●耐压性强 ●体积小巧 -导电性高分子混合铝电解电容器优势: ●低ESR ●可耐电压高 ●使用寿命长 ●耐振动 应用及产品信息 -太阳诱电多层陶瓷电容器在车载领域的应用及产品信息 在车载领域的具体应用主要有控制系、安全系、车身系、信息系四大系统中的发动机电子控制单元、电力传动系统、变速器电子控制单元、ADAS电子控制单元、安全气囊、ABS、无钥匙进入系统、TPMS、车载信息服务、汽车导航、行车记录仪等。买电子元器件现货上唯样商城 产品信息: ●多层陶瓷电容器(高介电常数型) ●多层陶瓷电容器(温度补偿型) ●中高耐压多层陶瓷电容器 ●高频中高耐压多层陶瓷电容器 ●树脂外部电极品多层陶瓷电容器 ● LW逆转型多层陶瓷电容器(LW DC ™) ●中高耐压多层陶瓷电容器(控制系、安全系) ●中高耐压多层陶瓷电容器(控制系、安全系) -太阳诱电导电性高分子混合铝电解电容器
  • 热度 8
    2023-4-18 11:35
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    众所周知,阻抗控制是我们做高速设计最基本的原则。目前常规的板厂会把阻抗控制在10%的误差,不少朋友就会有疑问,为什么是10%?理论上误差肯定是越小越好,所以为什么不能进一步的把常规控制能力推到8%,甚至5%呢? 理想固然美好,但现实难免“残酷”。 影响PCB走线的阻抗的因素有很多,主要有铜线的宽度、铜线的厚度、介质的介电常数、介质的厚度、阻焊的厚度等。 因此,想把阻抗误差做小,需要在PCB加工过程中,对以上诸多因素的误差都要控制得非常好,最终的阻抗误差才会小。 但从PCB加工工艺一步一步往下去看,你会发现,几乎每一个流程都会对传输线阻抗控制产生误差,有的流程还充满随机性,因此10%这个数值是板厂综合到各种误差之后得出来的一个能够实现的比较优的数值了。而8%甚至5%,是非常难做到的。 难点1:玻纤效应 从PCB切片就可以看到,PCB介质(无论是core还是PP片)都是由两部分组成的,包括了玻璃纤维布(玻纤布)和树脂。其中玻纤布就像骨架,起增加强度和支持的作用,树脂就像胶水,起到粘合的效果。 什么是玻纤效应呢?玻纤效应是由于玻纤布和树脂的介电常数不同而引起的。一般来说,玻纤布的介电常数是6左右,而树脂比较低,一般在2-3之间。这个时候差分线处在玻纤布哪个位置就显得非常重要:落在空窗和落在布上,相应的阻抗差异较大,进而引起阻抗误差。 普通玻纤布的结构:存在空窗 玻纤效应对阻抗的影响主要是因为走线可能会落到空窗上,也可能会落在玻纤布上,由于两者介电常数有差异,因此表现出来的阻抗肯定就有差异了。 而在实际生产中,走线会落到空窗上,还是落在玻纤布上,是充满随机性的,因此这里引起的阻抗误差不可控。 难点2:线宽/线厚精度误差控制 线宽是影响阻抗的重要因素之一:线宽越大,阻抗越小。在PCB生产过程中,需要把线宽控制在10%的公差内,才能较好达到阻抗控制要求。同样的,线厚(铜厚)也是影响阻抗的重要因素之一:铜厚越大,阻抗越小。 但在实际生产中,线路精度控制不好,阻抗偏差大是很多PCB厂家最常见的问题。想要控制好线路精度,PCB厂家就必须拥有高品质的线路曝光机和真空蚀刻机。为保证线宽尽量一致,板厂还需要根据蚀刻侧蚀量、光绘误差、图形转移误差,对工程底片进行工艺补偿,以达到线宽/线厚的要求。 难点3:介质厚度控制 增加介质厚度可以提高阻抗,降低介质厚度可以减小阻抗。 不同的固化片有不同的胶含量与厚度,因此板厂需要精确了解板材本身的介质厚度;同时,板材压合后的厚度与压机的平整性、压板的程序有关。所以,板厂想要控制介质厚度,关键在于工程设计、压板控制、来料公差等方面。任一流程出现问题,都会影响板子最终的阻抗误差。 特别是高多层阻抗板,压合流程非常关键。因为PP介质层在高温压合下会呈现出流胶状态,这个时候,对于压合的温度,工艺,校准控制非常关键,否则成品介质层的厚度偏差会严重影响阻抗值的精度。 难点4:阻焊厚度控制 一般情况下,印上阻焊会使外层阻抗减少,因此在控制阻抗误差时会考虑到阻焊的影响。正常情况下,印刷一遍阻焊可使单端下降2Ω,可使差分下降8Ω;印刷两遍下降值为一遍时的2倍;当印刷三次以上时,阻抗值不再变化。 结语 影响阻抗误差的因素有很多,其中有的加工因素更是具有随机性,这便是阻抗误差难以做到5%的原因。因此,对一个产品的开发,可能更重要的不是从加工流程上去执着于10%、8%甚至5%的阻抗加工误差,而是把目光转到: 从PCB上更优化的设计去获取更多的系统裕量,以抵抗加工误差。
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