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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-14 15:06 编辑 * d, @8 U6 Y/ q& g
) h( U7 X) t# z3 _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.' [9 L/ D; M% A3 _9 a
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.
* B: y. |+ S6 j. P5 W9 \3 ~1 T 1.外层特性阻抗模型: g1 }6 C9 e- G' _& N& o" Q
6 M5 Z4 A: h# L+ H6 }* ~ 2.内层特性阻抗模型:
: R9 U' s g* q( U- ]0 _$ {; Z, J, Z. u( I% ^
3.外层差分阻抗模型:
: j; E( J5 b# ^4 q9 n; a
+ y m# C W/ i& y 4.内层差分阻抗模型: w. m e" [/ O) d/ m
6 M! U9 c2 A/ _- {9 [+ [ 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.
- j5 T9 `1 V. @/ `, A* h$ D% w- X8 u+ ^! o4 t: ^: W! H
三,再次给大家介绍一下芯板(即Core)及半固化片(即PP),
7 X* {) h0 O" o1 k2 X# _ 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.
4 ]% ^2 {+ [( @, ?- L5 q, h 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.' {6 j# ~8 P2 b. ~7 ^. `
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 P1 Y k; K q* _: {% M4 f 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!
- S' @7 @, u* g) \四, 怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗:
2 J! f1 S0 E) x7 S- p) R8 o 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!
) l6 @3 E+ ]( U3 y6 V6 \) Q% v$ ]五,举例说明怎样使用Polar Si9000计算阻抗及设计层叠结构:
1 U' B: F$ s3 y. E 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。$ d6 x) d8 S' w! f/ Z
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。/ \- w& Z, m6 P H& q+ U
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.
0 W1 j( i" }; C( |4 g J3 ~/ \六,现给大家提供Polar Si9000 V7.1下载地址及安装方法:
3 j) l0 g; B4 ^# Z5 J9 v 下载地址: 亮腾资讯网
; ? E1 r; B5 ~5 h SI9000 V7.1 阻抗计算软件也称PCB叠层阻抗工具SI9000 V7.12 y% y, V G9 \7 J; p
A:点击setup.exe安装完毕。
. |- K U* u0 ~2 S# |5 ?2 iB:打开SI9000,指定\Crack\si9000.lic的路径后即可破解成功。3 f* ]! z; |* @$ I3 j4 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。
- S2 Q% U. s2 |0 c* x4 ^/ kSi9000m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。
1 B' B; \" d) d/ s% a3 b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3 ~8 P. G9 R9 F
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 J1 z+ M" o- K& Q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# H2 S2 x) |0 r, L
特征阻抗。/ I* @1 P# u/ n1 q, I/ o5 Q
七,怎样正确选择阻抗模型:7 W7 i/ J" H9 X% g2 T; F
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?
2 W- v* J0 k4 Z! B' S& w 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." ^! ~2 m+ w: F* M9 E
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特性阻抗.jpg
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外层特性阻抗
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内层特性阻抗.jpg
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内层特性阻抗
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外层差分阻抗.jpg
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外层差分阻抗
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内层差分阻抗.jpg
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内层差分阻抗
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外层特性共面阻抗.jpg
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外层特性共面阻抗
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内层特性共面阻抗.jpg
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内层特性共面阻抗
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外层差分共面阻抗.jpg
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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
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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
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6层板1.2MM阻抗示意图
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