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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-14 15:06 编辑 6 ~: H/ M) Q* z9 }/ ?
% b6 p! l7 e9 u7 I! r9 }+ R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.
, z$ z# \+ u& f) {. V5 O7 H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.
% ?5 W3 j1 H7 B3 N! | \ 1.外层特性阻抗模型:
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! P( E! E; U2 q& z' W6 D 2.内层特性阻抗模型:% l/ e. @- n6 G; ^. n
( q) N6 w/ n9 O( s4 Q 3.外层差分阻抗模型:, [9 N/ F% E1 ?) @( E' m
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4.内层差分阻抗模型:
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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.- t) c4 w+ U2 W; c
7 c1 V1 B2 D s) b3 C5 G4 H三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),
8 k! j+ J6 a* S. A J T 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.
. L4 ?2 } C# E v U { 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.* C E# ^& h/ N; U$ o2 r* P
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.
0 ?% R* d/ o2 Z! |( O0 D 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!
6 U4 a) h% Z [四, 怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:
8 l) b6 R3 {4 e" i" x/ V% @1 T) @: K 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!
5 Z9 h/ D5 @1 M五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:: H0 }( _* ]4 S# J& H8 |
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。
) q: g: \* f2 L: z* b- a% |7 H 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。1 h. J0 [# L& z5 o& ^+ _9 [6 v! O
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.8 I ]* ^9 ~. r
六,现给大家提供Polar Si9000 V7.1下载地址及安装方法:6 |* H, X( T5 E9 `& t
下载地址: 亮腾资讯网
! P' I. h8 j8 C! z- L2 y8 q SI9000 V7.1 阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000 V7.1
4 H# B6 |* R7 b; B5 xA:点击setup.exe安装完毕。
$ L* A. P- R4 I9 W& o& y+ n, F6 b1 cB:打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。
1 g! y4 [0 M0 Q( e: ESi9000m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。
. c: a: g( H6 L( r) @/ x0 s3 _5 PSi9000m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。 # n. Q% A: c$ h% w) r
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
7 K2 N8 A! K. G0 t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
. v5 I" x. ]; c, S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
3 [: H+ u2 H3 H7 c% |$ @. f特征阻抗。
, ]9 @9 q8 N2 W6 r/ E& M七,怎样正确选择阻抗模型:
& y/ [' Y: b6 w$ Y0 `9 N 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?
% e6 p; u( }2 K, o0 ]1 m0 c 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
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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
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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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