阻抗的计算公式以及阻抗对pcb电路板的意义

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~ 在电路中,交流电遇到由电阻、电感和电容共同作用产生的阻碍,这种现象称为阻抗。在电子元件安装在PCB线路板上的场景中,特性阻抗是高频信号在传播过程中相对于地线GND和电源VCC的阻力,它是由电阻抗、电感抗和电容抗的矢量和构成,单位是欧姆,通常用Z表示。

为了保证信号传输的高效和安装电子元件的稳固,PCB线路板的阻抗理想情况下应尽可能低,要求其电阻率低于每平方厘米1×10^-6欧姆/平方厘米。生产过程中的沉铜、电镀、焊接等环节选用低阻率材料至关重要,以确保整个线路板阻抗符合品质标准。

阻抗的计算受到信号线宽(w)、线厚(t)、介质层厚度(h)和介电常数(εr)的影响。阻抗计算公式如下:

Z0 = 87/SQRT(εr+1.41) × ln[(5.98h)/(0.8w+t)]

阻抗分为特性阻抗(与脉冲信号的阻力相关)、差动阻抗(两线间的阻抗)、奇模阻抗(单线对地的阻抗)和偶模阻抗(两线连在一起的阻抗)。其中,特性阻抗在电子信息产品中尤为重要。

对于PCB电路板而言,镀层的性质直接影响性能。例如,化学镀锡层的问题在于易氧化、难焊接和阻抗过高。电子元件是通过锡镀层与铜箔相连,而锡镀层的纯度和阻抗直接影响整体电路的性能。镀层老化、湿度变化等因素使阻抗问题更隐晦且难以察觉。

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