在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗问题困扰着许多中国工程师。本文通过简单而且直观的方法介绍了特性阻抗的基本性质、计算和测量方法。在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成，一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号(切记“回路”取代“地”的概念)。在一个多层板中，每一条线路都是传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。但是，究竟什么是特性阻抗?理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端(它位于发送线路和回路之间)，一旦连接，这个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然，这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。Zen的方法是先“产生信号”，然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第Y个0.01纳秒前进了0.06英寸，这时发送线路有多余的正电荷，而回路有多余的负电荷，正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1伏电压差，而这两个导体又组成了一个电容器。在下一个0.01纳秒中，又要将一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1伏特，这必须加一些正电荷到发送线路，而加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸，必须把更多的正电荷加到发送线路，而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01纳秒，必须对传输线路的另外一段进行充电，然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池，当沿着这条线移动时，就给传输线的连续部分充电，因而在发送线路和回路之间形成了1伏特的电压差。每前进0.01纳秒，就从电池中获得一些电荷(±Q)，恒定的时间间隔(±t)内从电池中流出的恒定电量(±Q)就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等，而且正好在信号波的前端，交流电流通过上、下线路组成的电容，结束整个循环过程。

在PCB(印制电路板)中，印制导线用来实现电路元件和器件之间电气连接，是PCB中的重要组件，PCB导线多为铜线，铜自身的物理特性也导致其在导电过程中必然存在一定的阻抗，导线中的电感成分会影响电压信号的传输，而电阻成分则会影响电流信号的传输，在高频线路中电感的影响尤为严重，因此，在PCB设计中必须注意和消除印制导线阻抗所带来的影响。1印制导线产生干扰的原因PCB上的印制导线通电后在直流或交流状态下分别对电流呈现电阻或感抗，而平行导线之间存在电感效应，电阻效应，电导效应，互感效应;一根导线上的变化电流必然影响另一根导线，从而产生干扰;PCB板外连接导线甚至元器件引线都可能成为发射或接收干扰信号的天线。印制导线的直流电阻和交流阻抗可以通过公式和公式来计算，R=PL/S和XL=2πfL式中L为印制导线长度(m)，s为导线截面积(mm2)，ρ为铜的电阻率，TT为常数，f为交流频率。正是由于这些阻抗的存在，从而产生一定的电位差，这些电位差的存在，必然会带来干扰，从而影响电路的正常工作。2 PCB电流与导线宽度的关系PCB导线宽度与电路电流承载值有关，一般导线越宽，承载电流的能力越强。在实际的PCB制作过程中，导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值以承受的电流大小而定，导线宽度和间距可取0.3mm(12mil)。导线的宽度在大电流的情况下还要考虑其温升问题。PCB设计铜铂厚度、线宽

相信对做硬件的工程师，毕业开始进公司时，在设计PCB时，老工程师都会对他说，PCB走线不要走直角，走线一定要短，电容一定要就近摆放等等。但是一开始我们可能都不了解为什么这样做，就凭他们的几句经验对我们来说是远远不够的哦，当然如果你没有注意这些细节问题，今后又犯了，可能又会被他们骂，“都说了多少遍了电容一定要就近摆放，放远了起不到效果等等”，往往经验告诉我们其实那些老工程师也是只有一部分人才真正掌握其中的奥妙，我们一开始不会也不用难过，多看看资料很快就能掌握的。直到被骂好几次后我们回去找相关资料，为什么设计PCB电容要就近摆放呢，等看了资料后就能了解一些，可是网上的资料很杂散，很少能找到一个很全方面讲解的。下面这些内容是我转载的一篇关于电容去耦半径的讲解，相信你看了之后可以很牛x的回答和避免类似问题的发生。老师问： 为什么去耦电容就近摆放呢?学生答： 因为它有有效半径哦，放的远了失效的。电容去耦的一个重要问题是电容的去耦半径。大多数资料中都会提到电容摆放要尽量靠近芯片，多数资料都是从减小回路电感的角度来谈这个摆放距离问题。确实，减小电感是一个重要原因，但是还有一个重要的原因大多数资料都没有提及，那就是电容去耦半径问题。如果电容摆放离芯片过远，超出了它的去耦半径，电容将失去它的去耦的作用。理解去耦半径最好的办法就是考察噪声源和电容补偿电流之间的相位关系。当芯片对电流的需求发生变化时，会在电源平面的一个很小的局部区域内产生电压扰动，电容要补偿这一电流(或电压)，就必须先感知到这个电压扰动。信号在介质中传播需要一定的时间，因此从发生局部电压扰动到电容感知到这一扰动之间有一个时间延迟。同样，电容的补偿电流到达扰动区也需要一个延迟。因此必然造成噪声源和电容补偿电流之间的相位上的不一致。

这里主要是说了从PCB设计封装来解析选择元件的技巧。元件的封装包含很多信息，包含元件的尺寸，特别是引脚的相对位置关系，还有元件的焊盘类型。当然我们根据元件封装选择元件时还有一个要注意的地方是要考虑元件的外形尺寸。引脚位置关系：主要是指我们需要将实际的元件的引脚和PCB元件的封装的尺寸对应起来。我们选择不同的元件，虽然功能相同，但是元件的封装很可能不一样。我们需要保证PCB焊盘尺寸位置正确才能保证元件能正确焊接。焊盘的选择：这个是我们需要考虑的比较多的地方。首先包括焊盘的类型。其类型包括两种，一是电镀通孔，一种是表贴类型。我们需要考虑的因素有器件成本、可用性、器件面积密度和功耗等因数。从制造角度看，表贴器件通常要比通孔器件便宜，而且一般可用性较高。对于我们一般设计来说，我们选择表贴元件，不仅方便手工焊接，而且有利于查错和调试过程中更好的连接焊盘和信号。其次我们还应该注意焊盘的位置。因为不同的位置，就代表元件实际当中不同的位置。我们如果不合理安排焊盘的位置，很有可能就会出现一个区域元件过密，而另外一个区域元件很稀疏的情况，当然情况更糟糕的是由于焊盘位置过近，导致元件之间空隙过小而无法焊接，下面就是我失败的一个例子，我在一个光耦开关旁边开了通孔，但是由于它们的位置过近，导致光耦开关焊接上去以后，通孔无法再放置螺丝了。

1. 如果是人工焊接，要养成好的习惯，首先，焊接前要目视检查一遍PCB板，并用万用表检查关键电路(特别是电源与地)是否短路;其次，每次焊接完一个芯片就用万用表测一下电源和地是否短路;此外，焊接时不要乱甩烙铁，如果把焊锡甩到芯片的焊脚上(特别是表贴元件)，就不容易查到。2. 在计算机上打开PCB图，点亮短路的网络，看什么地方离的最近，最容易被连到一块。特别要注意IC内部短路。3. 发现有短路现象。拿一块板来割线(特别适合单/双层板),割线后将每部分功能块分别通电,一部分一部分排除。4. 使用短路定位分析仪，如：新加坡PROTEQ CB2000短路追踪仪，香港灵智科技QT50短路追踪仪，英国POLAR ToneOhm950多层板路短路探测仪等等。5. 如果有BGA芯片，由于所有焊点被芯片覆盖看不见，而且又是多层板(4层以上)，因此最好在设计时将每个芯片的电源分割开，用磁珠或0欧电阻连接，这样出现电源与地短路时，断开磁珠检测，很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接难度大，如果不是机器自动焊接，稍不注意就会把相邻的电源与地两个焊球短路。

山东开发PCB抄板设计一、PCB沉金采用的是化学沉积的方法，通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层，一般厚度较厚，开发PCB抄板设计是化学镍金金层沉积方法的一种，可以达到较厚的金层。二、PCB镀金采用的是电解的原理，也叫电镀方式。其他金属表面处理也多数采用的是电镀方式。在实际产品应用中，90%的金板是沉金板，因为镀金板焊接性差是他的致命缺点，也是导致很多公司放弃镀金工艺的直接原因!沉金工艺在印制线路表面上沉积颜色稳定，光亮度好，镀层平整，可焊性良好的镍金镀层。基本可分为四个阶段：前处理(除油，微蚀，活化、后浸)，沉镍，沉金，后处理(废金水洗，DI水洗，烘干)。沉金厚度在0.025-0.1um间。金应用于电路板表面处理，因为金的导电性强，抗氧化性好，寿命长，而镀金板与沉金板最根本的区别在于，镀金是硬金(耐磨)，沉金是软金(不耐磨)。1、沉金与镀金所形成的晶体结构不一样，沉金对于金的厚度比镀金要厚很多，沉金会呈金黄色，较镀金来说更黄(这是区分镀金和沉金的方法之一)，镀金的会稍微发白(镍的颜色)。2、沉金与镀金所形成的晶体结构不一样，沉金相对镀金来说更容易焊接，不会造成焊接不良。沉金板的应力更易控制，对有邦定的产品而言，更有利于邦定的加工。同时也正因为沉金比镀金软，所以沉金板做金手指不耐磨(沉金板的缺点)。3、PCB沉金板只有焊盘上有镍金，趋肤效应中信号的传输是在铜层不会对信号有影响。4、沉金较镀金来说晶体结构更致密，不易产成氧化。5、随着电路板加工精度要求越来越高，线宽、间距已经到了0.1mm以下。镀金则容易产生金丝短路。沉金板只有焊盘上有镍金，所以不容易产成金丝短路。