什么是阻抗?(Impedance )

具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成,但不是三者简单相加。 阻抗的单位是欧。 对于一个具体电路,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中,电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中,谐振的时候阻抗增加到最大值,这和串联电路相反。

阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念,这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。回答了什么是阻抗匹配。

什么是阻抗匹配(Impedance matching)?

是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。 大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。

为什么要做阻抗匹配?

信号或广泛电能在传输过程中,为实现信号的无反射传输或最大功率传输,要求电路连接实现阻抗匹配。阻抗匹配关系着系统的整体性能,实现匹配可使系统性能达到最优。阻抗匹配的概念应用范围广泛,阻抗匹配常见于各级放大电路之间,放大电路与负载之间,信号与传输电路之间,微波电路与系统的设计中,无论是有源还是无源,都必须考虑匹配问题,根本原因是在低频电路中是电压与电流,而高频中是导行电磁波不匹配就会发生严重的反射,损坏仪器和设备。

阻抗匹配的基本原理是什么?

阻抗匹配是使微波电路或是系统的反射,载行波尽量接近行波状态的技术措施。阻抗匹配分为两大类:

(1)负载与传输线之间的阻抗匹配,使负载无反射。方法是接入匹配装置使输入阻抗和特性阻抗相等。

(2)信号源与传输线之间匹配,分为两种情况:1)使信号源无反射,方法是接入信号源与传输线之间接入匹配装置。2)信号源共轭匹配,方法是信号源与被匹配电路之间接入匹配装置,这种情况下多属于有源电路设计。

阻抗计算方法(以一个八层板为例)

下面以如图1所示的八层板为例来介绍下相关阻抗的计算方法

图1

1. 微带线阻抗计算

(1)表层(Top/Bot层)参考第二层,单端阻抗选用CoatedMicrostrip 1B模型,单端50欧姆阻抗计算方法如图2所示,最后得到表层50欧姆单端线宽为6mil。

图2:表层(Top/Bot层)单端阻抗计算

(2)表层差分阻抗选用Edge-CoupledCoated Microstrip 1B模型,差分100欧姆阻抗计算如图3所示 ,最后得到的表层100欧姆差分线宽线距为4.7/8mil。

图3 :表层(Top/Bot层)差分阻抗计算

(3)表层(Top/Bot层)射频信号50欧姆阻抗的计算:

因为射频信号要有足够宽的线宽,在阻抗不变的情况下,加大线宽就必须增加阻抗线到参考层的距离,所以50欧姆射频信号要做隔层参考也就是参考第三层,阻抗模型选用CoatedMicrostrip 2B阻抗计算方法如图4所示,最后得到表层50欧姆射频信号的线宽为15.7mil。

图4 :表层50欧姆射频信号阻抗计算

(4)微带线阻抗计算参数说明:

1.H1是表层到参考层的介质厚度,不包括参考层的铜厚;

2.C1,C2,C3是绿油的厚度,一般绿油厚度在0.5mil~1mil左右,所以保持默认就好,其厚度对阻抗的影响不是很大;

3.T1的厚度一般为表层基铜铜厚加电镀的厚度,1.8mil为0.5OZ(基铜厚度) Plating的结果;

4.一般W1是板上走线的宽度,由于加工 后的线为梯形,所以W2

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