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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-14 15:06 编辑
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, M& W7 s; y, x/ B! U; Q [一,首先给大家介绍一下Polar软件,Polar是专业计算阻抗的软件,其版本包括:Si6000,Si8000,及Si9000.
( x$ I" f7 B% K0 w3 a* ]: T二,其次给大家介绍常见的几种阻抗模型:特性阻抗,差分阻抗,共面性阻抗.
) W- x- X- c* r9 e/ Y4 |+ w$ ? 1.外层特性阻抗模型:
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2.内层特性阻抗模型:
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3.外层差分阻抗模型:
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4.内层差分阻抗模型:
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2 v) C0 Y; I% ?2 y1 Z8 v- z 5.共面性阻抗模型:包括(1)外层共面特性阻抗,(2)内层共面特性阻抗,(3)外层共面差分阻抗,(4)内层共面差分阻抗.
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K5 E0 m4 P/ x* `& Q三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),( Q/ g# p Y+ }* a( L" p
每个多层板都是由芯板和半固化片通过压合而成的,普通的FR-4板材一般有:生益,建滔,联茂等板材供应商.生益FR-4的芯板根据板厚来划分有:0.10MM ,0.15MM,,0.2MM ,,0.25MM.0.3MM,0.4MM,0.5MM等,包括有H/HOZ,1/1OZ,等这里有一点需要大家特别注意:含两位小数的板厚是指不含铜的厚度,只有一位小数指包括铜的总厚度,例如:0.10MM 1/1OZ的芯板,其0.10MM是指介质的厚度,其总厚度应为0.10MM+0.035+0.035MM=0.17MM,再如:0.15MM 1/1OZ的芯板,其总厚度是:0.15MM+0.035MM+0.035MM=0.22MM,而0.2MM 1/1OZ的芯板,其总厚度就是0.2MM,它的介质厚度应为:0.2MM-0.035MM-0.035MM=0.13MM.* W" R; }. I4 Z, i B! ], l( q4 q
半固化片(即PP),一般包括:106,1080,2116,7628等,其厚度为:106为0.04MM,1080为0.06MM,2116为0.11MM,7628为0.19MM.
5 y9 H1 f. A1 p) o6 v2 K当我们计算层叠结构时候通常需要把几张PP叠在一起,例如:2116+106,其厚度为0.15MM,即6MIL;1080*2+7628,其厚度为0.31MM,即12.2MIL等.但需注意以下几点:1,一般不允许4张或4张以上PP叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628的PP一般不允许放在外层,因为7628表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外3张1080也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象.
3 R$ P! @( t' s! b9 H; V 后续我会把一些常用的芯板以及各种组合的PP厚度汇总给大家,以便学习用Polar软件计算阻抗及层叠结构时使用!4 }: U. ]0 F3 d6 i1 v3 B
四, 怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:8 \( j& y" D" p) R
首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪些层?其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度,或者调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求! d) `4 @% M4 q2 O. I, U
五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:
, S. |/ q2 D, M4 V1 @ 1.四层板板厚1.6MM,外层信号线要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.其设计结构详见:4层板1.6MM阻抗设计.jpg,其中H1代表的是信号层与参考层之间的介质厚度,即L1与L2之间的厚度为3.2MIL,Er1为板材的介电常数,FR-4通常为4.2-4.6,W1称为下线宽,W2称为上线宽,一般认为W1=W+0.5MIL,W2=W-0.5MIL,S1(注意S1<2W)为两根差分线之间的间距(指线边缘与线边缘之间距离),T1信号层的成品铜厚,外层1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素,我们通常认为内层1OZ=1.2MIL,而0.5OZ=0.6MIL。Zdiff为阻抗值。Calculate为计算按钮,各因素是可以互相推算的,例如我们要控制50欧姆的阻抗,线宽为5MIL,H1需要多少呢?在Polar软件中找到特性阻抗模型,把相应要求值写上去,再按H1后面的Calculate为计算按钮,H1的值就计算出来了.大家可以利用Calculate为计算按钮去相互推算试一下。
) T$ R; K9 A6 k) o' @ 其中3.2MIL是由两张106的PP组合而来,48.42MIL指的是1.3MM 1/1OZ的芯板的介质厚度,具体是这样得来:1.3MM-0.035X2)X39.37=48.42MIL.一般层压厚度需比成品板厚小0.1MM左右,例如成品板厚1.6MM,而我们计算层压厚度一般不也许大于1.5MM,此结构的层压厚度为:0.08MM+1.3MM+0.08MM+0.035MM(铜厚)=1.495MM.即刚好满足成品板厚1.6MM的要求。" A) g, n# D7 a2 \0 j" w# ~$ i
2.六层板板厚1.2MM,信号层要求控制50欧姆特性阻抗和100欧姆差分阻抗.具体详见:6层板1.2MM阻抗设计1.jpg和6层板1.2MM阻抗设计2.jpg,阻抗模型中H2=29.94MIL是怎样得来?5.1+1.2+22.44+1.2=29.94MIL,其中22.44MIL即由3张7628的PP组合,0.19MMX3=0.57MMX39.37=22.44MIL,所以其层压厚度为:0.08MMX2+0.2MMX2+0.49MM+0.035MM=1.085MM.(纠正一个错误:层压结构中0.57MM应改为0.49MM),成品板厚才是1.2MM.0.49MM是由7628*2+2116组合., r0 D5 S0 j; r
六,现给大家提供Polar Si9000 V7.1下载地址及安装方法:# Z" q" y [' S/ K' r% K
下载地址: 亮腾资讯网& u; a8 d3 }4 ~/ P
SI9000 V7.1 阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000 V7.1: D$ x1 _( K& N. V' r
A:点击setup.exe安装完毕。. [, Y6 ^% Q& h& K! D
B:打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。# M% F- e9 O. ]6 y6 r
Si9000m是全新的边界元素法场效解算器,建立在我们熟悉的早期Polar阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。, e2 j' q6 t! f8 b3 _7 y& n/ _
Si9000m增加了增强型建模功能,以便预测多介质PCB层的最终阻抗,同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。 + |5 M6 X6 `! [% @
建模时常常忽略了表面涂层,Si9000m模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。这是一种更好的解决方案,可根据电路/ G" v/ ]2 }+ c) W& L
板采用的特殊阻焊方法进行定制。新的Si9000m还提取偶模阻抗和共模阻抗。(偶模阻抗是当两条传输线对都采用相
' \5 X, @' `5 ^: n3 C/ c" t同量值、相同极性的信号驱动时,传输线一边的特性阻抗。)在USB2.0和LVDS等高速系统中,越来越需要控制这些8 p; i+ e+ e) B9 R( n/ g. p
特征阻抗。; a' j' d+ n" J; Q4 _2 p/ b, j
七,怎样正确选择阻抗模型:
8 }( B" e. H* ? 大家在计算阻抗时,首先要选择正确的阻抗模型是非常重要的!那么怎样选择正确的阻抗模型呢?首先我们必须了解每一个模型所代表的意思,什么情况下采用这种模型?
& A" K% r" O6 @. M) k | 1.外层特性阻抗模型:外层特性阻抗模型是外层线路中某根线需要控制一般为50欧姆的阻抗,例如:一个四层板,板厚1.6MM,TOP层和BOTTOM层上5MIL的线需控制50欧姆的特性阻抗.
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特性阻抗.jpg
(112.37 KB, 下载次数: 965)
外层特性阻抗
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内层特性阻抗.jpg
(122.42 KB, 下载次数: 710)
内层特性阻抗
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外层差分阻抗.jpg
(120.93 KB, 下载次数: 490)
外层差分阻抗
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内层差分阻抗.jpg
(133.4 KB, 下载次数: 531)
内层差分阻抗
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外层特性共面阻抗.jpg
(109.05 KB, 下载次数: 665)
外层特性共面阻抗
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内层特性共面阻抗.jpg
(109.28 KB, 下载次数: 534)
内层特性共面阻抗
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外层差分共面阻抗.jpg
(99.69 KB, 下载次数: 536)
外层差分共面阻抗
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内层差分共面阻抗.jpg
(122.52 KB, 下载次数: 619)
内层差分共面阻抗
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4层板1.6MM阻抗设计.jpg
(187.35 KB, 下载次数: 636)
4层板1.6MM阻抗设计
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6层板1.2MM阻抗设计1.jpg
(105.44 KB, 下载次数: 463)
6层板1.2MM阻抗结构图
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6层板1.2MM阻抗设计2.jpg
(162.07 KB, 下载次数: 547)
6层板1.2MM阻抗示意图
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