印刷電路板設計與佈線

受控阻抗佈線(controlled-impedance routing)

受控阻抗佈線,意思是刻意把一條走線做到某個特定、精確的阻抗——最常見的是 50 歐姆,差動對則是 100 歐姆——而不是任由佈局碰巧做成什麼樣。對慢速訊號,走線只是一條電線,它的阻抗無所謂。但當訊號變化得夠快,走線就開始像傳輸線一樣行為,而若它的阻抗未受控,訊號會從不匹配的端點彈回成反射,毀掉資料。控制阻抗,能讓訊號保持乾淨。

一條走在接地層上方的走線,其阻抗由簡單的幾何決定:走線寬度、走線到平面間 FR-4 的高度、以及那層 FR-4 的介電常數。把走線加寬、或讓它更靠近平面,阻抗下降;讓它變窄、或離得更遠,阻抗上升。所以要打中如 50 歐姆的目標,你得為你特定的疊構算出正確寬度——而關鍵是,走線全程都必須走在連續、不間斷的參考平面之上,因為若底下的平面有缺口,阻抗就在那裡跳變,你便得到一個反射。

為何重要:任何高速介面——USB、HDMI、乙太網路、DDR 記憶體、高速時脈——都規定了你必須達到的走線阻抗,常要求在百分之十以內,否則連結根本無法可靠運作。你會要求板廠保證它(他們調整疊構並測試試片),讓差動對在長度與間距上緊密匹配,並絕不讓參考平面在走線下方斷裂。誠實的註記:這座落在 RF 與傳輸線理論的邊界;這裡我們只把走線正確地建好。在短走線、幾百 MHz 以下,你通常根本不需要它——到處都加是白費工夫。

一對 USB 2.0 資料線以 90 歐姆差動對佈線:兩條走線在一片完整接地層上方,被給予疊構計算器算出能得到 90 歐姆的確切寬度與間距——並保持等長,使兩個訊號同時抵達。

幾何決定阻抗;連續的平面使它維持不變——對高速訊號兩者都重要。

受控阻抗只有在走線下方的參考平面連續時才有效。讓一條 50 歐姆走線跨過接地層的缺口或分割,就會恰在缺口處破壞阻抗,使你精心算好的寬度全部白費。

又称
controlled impedanceimpedance-controlled traces阻抗控制走線受控阻抗