阻抗和电阻:PCB布局是最重要的?

2022年5月22日,

关键的外卖

学习阻抗和电阻之间的区别。
学习如何在PCB和操作特征阻抗产生影响。
有效地使用阻抗和电阻板布局。

阻抗和电阻

首先是哪一个?

所有电子元件具有电阻和电抗,构成阻抗。我们认为PCB是完美的导体的导电痕迹零电阻和电抗,情况并非如此。就像在PCB组件,构成PCB的材料使它有一些电阻和电抗,将决定信号的行为。设计师的一个目标在两个领域(波传播和权力)是设计一个冲击阻抗板和阻力线目标,都将受到一定的影响布局的选择。在本文中,我们将着眼于阻抗与阻力和它们对PCB布局的影响。

阻抗和电阻

所以,一个人怎么能比较阻抗和电阻吗?阻力是主要的数量学生第一次学习入门工程类。抵抗措施反对党的电力流电路或组件,以欧姆(Ω)。你会发现电阻适用于交流和直流回路;其作用是消耗电能,通过这种方式,它将限制当前电路中一些特定的值。在最简单的形式中,材料的电阻是由以下方程:

阻力方程)

这里,电阻率ρ,L是沿着电流将旅行,长度和横截面积的材料。

阻抗描述电路反对AC电力的能力。阻抗是由两部分组成:电阻和电抗。基本交流分析,电阻定义了一个电路的功耗,电抗定义了电场和磁场的相互反应作为一个交流信号震荡,因此电抗是频率的函数。电感器和电容器的基本组件,用于介绍电抗,但导体PCB也会有一些电抗。

Z = R + jX

定义阻抗的电阻(R)和电抗(X)

阻抗与Z和象征写欧姆(Ω)的单位来衡量。这是一个复数,电阻真正的组件和电抗是虚构的组件。阻抗电压也可以表示为一个比当前使用欧姆定律:

电阻欧姆定律

如果您熟悉复杂的数字,然后你就会知道,阻抗大小和相位。身体上,阻抗的阶段定义电压和电流之间的相位差。这应该说明阻抗的双重角色:改变电流给定电压的大小,以及创建一个电流和电压之间的相位差。

印刷电路板,电子元器件用于多个回路的阻抗,如在阻抗匹配等任务,滤波器设计,ESD保护,抑制瞬变响了。然而,布局本身的阻抗也会影响导体的布置PCB布局和建筑材料。

电阻和阻抗的PCB布局

由于所有组件和导电元素PCB布局会有一些电阻和电抗,在某些情况下一个设计师需要预测这些和帐户创建设计时。

PCB布局设计过程可以大致分为以下活动:

☐材料选择的任务
- ☐选择层材料
- ☐定义层厚度
- ☐选择焊接掩模类型
☐布置的任务
- ☐决定在哪里放置组件
- ☐确定钻孔位置和通过
☐路由任务
- ☐设置跟踪铜重量
- ☐设置跟踪的长度和宽度
- ☐定义跟踪路径
- ☐通过类型定义
☐设计检查
- ☐DFM合规
- ☐生产分析
- ☐热分析

在这些任务中,阻抗会影响材料的选择和结果将用于路由。这主要出现在两种类型的设计:开关电源系统和高速/高频设计。在电力系统和高速系统中,组件的位置也将创建寄生在PCB布局,这将创建无用信号寄生行为,因为修改电路的阻抗或组件的目标值。此外,阻力也很重要在大功率直流系统中,这些系统将经历由于导体的电阻,功率损耗也是不可取的。

高速/高频

在这些类型的设计,互联设计所需的阻抗值,因为信号行为将受到的电感和电容的影响痕迹的PCB布局。然而,追溯这些系统有一些阻力,但在中档频率就可以忽略不计,因为跟踪阻力将远远小于1欧姆。

跟踪阻力	定义的横截面积的痕迹。
跟踪电感	定义的当前循环区域横跨在通过地面跟踪和飞机以及跟踪的宽度。
跟踪电容	通过跟踪的宽度定义,从地平面的距离,任何材料的介电常数。

自跟踪PCB设计的目标是一般接近一个阻抗目标,设计师将需要使用一些方程来计算阻抗跟踪或输电线路阻抗计算器正确尺寸的跟踪PCB布局。如果跟踪将不会被用于高速路线或射频信号,然后我们少担心,更加关注跟踪所需的大小很容易绕过董事会,使连接组件。

电力系统

在电力系统中,我们想供电没有过度的噪音的组件或另一个系统。我们也要确保,在电力系统的PCB组件,功率损耗最小,系统能有效地交付所需的功率。电力系统的另一个方面是他们的噪声耦合;系统应该转移少量的噪声系统的不同部分之间。最后一点是特别重要的和潜在的问题在切换监管者。

一般来说,阻抗和电阻影响功率输出的两个方面(DC和AC操作)不同,现总结如下。

直流功率输出	平面层的阻力或权力rails将决定任何损失(通过IR降)沿着导体。
交流功率交付	的生产阻抗将确定的最大频率系统可以提供电力。