你的位置:首頁 > 新聞動態 > 文檔資料

如何使用AppCAD計算傳輸線的特性阻抗?

2016/8/3 14:18:11??????點擊:

高頻PCB信號走線時,一般要求按50ohms特性阻抗走線,以實現阻抗匹配。手工計算很復雜,而且易錯。下面介紹一下如何使用安捷倫公司的AppCAD軟件計算特性阻抗。

AppCAD 是安捷倫公司推出的一款免費軟件,可以免費下載免費使用,以下是一下載鏈接:http://www.hp.woodshot.com/appcad/version302/setup.exe,當然在CSDN或新浪愛問等也有網友們分享的下載,百度即可。

安裝好軟件后,打開軟件,如下圖所示:

 

在軟件左側選擇Passive Circuits,有很多選項,我們經常用到的有三種:微帶線(Microstrip)、帶狀線(Stripline)或共面波導(Coplanar Waveguide)。

1)微帶線

單擊Microstrip,進入以下界面:

 

微帶線是一根帶狀導(信號線),與地平面之間用一種電介質隔離開。因為微帶線一面是FR4(或者其他電介質)一面是空氣(介電常數低)因此速度很快,利于走對速度要求高的信號(例如差分線,通常為高速信號,同時抗干擾比較強),對于一般FR4的板材,1inch微帶線對應的走線延時約140ps。

從上圖中可以形象的看出,微帶線就是在PCB表面走線,并且不能鋪銅。

 

2)帶狀線

 

帶狀線是一條置于兩層導電平面之間的電介質中間的銅帶線,帶狀兩邊都有電源或者底層,因此阻抗容易控制,同時屏蔽較好,但是信號速度慢些,對于一般FR4的板材,1inch帶狀線對應的走線延時約170ps。

從上圖中可以形象的看出帶狀線是在PCB內層走線,且沒有鋪銅,層的上下都有地層。

微帶線是準TEM波,其主要是表示在板層表面走的線,相當于板子表面走線,參考地在下面!而帶狀線是TEM波,在中間板層,上下都有參考地!

 

3)共面波導

 

共面波導即在介質基片的一個面上制作出中心導體帶,并在緊鄰中心導體帶的兩側制作出導體平面。

從上圖中可以形象看出是鋪銅處理的。

以下以共面波導為例說明一下如何計算特性阻抗:

a)輸入參數

圖中的各輸入參數意義如下:

L:線長

H:板厚,即信號所在層與臨近地層之間的介質厚度

W:線寬

G:線與其它銅波的間距

T:銅皮厚度

b)選擇介質

點擊左下側Free Space右側的下拉,選擇自己所選用的板材。平時較為常用的是FR-4板材。

c)輸入信號頻率,選擇合適的頻率單位。

d)選擇以上輸入的參數當中所使用的單位。

 

到此參數填好了,單擊右上側的Caculate Z0(F4)或直按按F4,即可得到計算結果。

解釋一下各輸出參數的含義:

以下是AppCAD幫助中的解釋:

Z0 = transmission line characteristic impedance (ohms),即特性阻抗,改變信號頻率和線長對此是沒有影響的。
Elect Length = electrical length of the line as a fraction of a wavelength,以波長的個數為單位來衡量線的長度。
Elect Length = electrical length of the line in user selected angle units,以角度為單位來衡量線的長度,其中一個波長相當于2pi360度。
1.0 Wavelength = length of one wavelength in user selected length units,信號波長。
Vp = velocity of propagation as a fraction of c (speed of light in a vacuum),以真空中的光速c為單位來衡量信號傳播速度。
Keff = effective dielectric constant
Shape factor = line width / (line width + 2 * gap spacing)

 

我們需要做的是不斷合理地修改各項參數,來使特性阻抗等于50ohms,Z0=50ohms時,各項參數就是我們畫PCB時所需要的遵守的布線規則。

在某種環境下,可以單擊菜單中的help得到幫助,返回主菜單的方法是File----Return to Main Menu。