PCB阻抗匹配关健点，如何选择PCB平台的阻抗计算工具？

“做阻抗”“阻抗匹配” 是 PCB 工程师常常要处理的重要问题。

先来谈谈什么是阻抗匹配。提出阻抗要求，主要目的就是为了保障电路板上高速信号的完整性，它对于高速数字系统的正常稳定运行有着举足轻重的作用。在高速系统里，关键信号线可不能像普通传输线那样简单对待，特性阻抗必须纳入考量范围。倘若关键传输线的阻抗未能实现匹配，极有可能引发信号反射、损耗，使得原本良好的信号波形出现变形，像上冲、下冲、振铃现象等，这会直接对电路性能乃至功能产生影响。

当工程师完成 PCB 设计后，若是该 PCB 有 “做阻抗” 的需求，那在工艺要求文件里就得附上详细的阻抗要求，涵盖哪些线路要做阻抗、具体要做多大值的阻抗、控制误差范围是多少等信息。这就好比是给 PCB 制造下的 “任务指令”。要是 PCB 上有大量关键信号要做阻抗，还可以单独准备文档，把要进行阻抗控制的线路清晰展示出来，并注明对应的阻抗值和误差范围，电路板厂就会依据这些要求，对这些 “重要信号” 线进行调整控制。而这些阻抗值的来源，通常是芯片规格手册、方案要求，或者是一些业界公认认可的参数值。

对于非电子专业的朋友而言，看到 PCB 板上的走线，可能觉得高速信号的线路不就是从 A 点连通到 B 点就行了吗，直线距离最短，损耗也小呀。然而在电子线路里，尤其是高速信号领域，匹配性才是关键所在。信号传输是需要时间的，线路越长，传输时间也就越长，一旦时序不同步，就会引发性能问题。当然，对于低速信号来说，这些影响可以忽略不计。要是阻抗不匹配，信号传输过程中就会出现严重失真、衰减，进而影响功能，轻则导致系统不稳定或者传输速度下降，重则直接让功能无法实现。

不同信号的阻抗值是不一样的，像差分线，一般要求阻抗在 100 欧或 120 欧，例如高速 USB、HDMI 信号；单端阻抗则要求在 50 欧、75 欧等。这些阻抗值的确定，就是 PCB 工程师的职责所在，而 PCB 板厂会根据工程师的要求，结合自身所用的材料、PCB 文件线路设计，利用阻抗软件工具进行调整，最后通过设备测试，确保达到要求值。这便是板厂常用的阻抗计算软件发挥作用的环节。

那么，影响 “阻抗” 的因素都有哪些呢？大家可要记好啦，主要包括线宽、线距、叠层、PCB 板材介质及厚度等。板厂工程师就是通过调整这些参数值来满足阻抗要求的。在实际操作中，主要是通过控制导线宽度、叠层来控制阻抗，毕竟 PCB 基材、厚度大多是固定值，相对而言，线宽、线距参数更容易调整。

阻抗线还分为不同类型的，不同类型在板厂工程师用软件计算时，所用的对象也不同，这一点大家要留意。所以，PCB 工程师学会如何运用 PCB 阻抗计算软件来核算当前设计的线路是否满足阻抗值是很有必要的，当然，前提是知晓板厂所用的板材参数，这样才能更精准。

从类型上划分，阻抗线分为单端阻抗、差分阻抗两种。简单来讲，单端阻抗针对的是单条传输线，差分阻抗则是针对一对差分线。如下图所示（此处假设存在相应配图），分别是差分阻抗、单端阻抗、共面差分阻抗、共面单端阻抗。

若按传输媒质来划分，阻抗线则分为带状线和微带线。带状线，就是信号线位于两层接地面（或电源）之间的介质内的导线，处于内层，有着两个参考平面。依据传输线与两接地平面的距离是否相同，又可细分为对称带状线和非对称带状线。带状线的特性阻抗受导线的厚度、宽度、介电常数以及接地平面的距离影响。由于带状线两边都有电源或者底层，所以阻抗容易控制，同时屏蔽效果较好。

微带线则是用电介质将导线与地（电源）平面隔开的传输线，在 PCB 表层，仅有一个参考平面，分为埋入的（位于内层）和非埋入的两种。微带线特性阻抗由导线的厚度、宽度、基材厚度以及介电常数决定，主要应用于双层和多层板。

再来看看几种不同类型阻抗的具体情况：

首先是差分阻抗，它的参考地平面和单端阻抗一样，不同之处在于线宽线距也有相应的要求，需要进行调整。

其次是特性阻抗（单端阻抗），针对众多线路做阻抗时，如果线路位于表层，就参照最接近的地层；若是内层线路，则要参考最接近的两层地平面。

再者是共面阻抗，包括共面差分和共面特性。

共面差分 ：共面差分周围有均匀的铜皮围着，铜皮到阻抗线距离保持一致，且铜皮上排列着 via 孔，共面差分阻抗线下方和周边都有地平面。

共面特性 ：（此处可简单提及，避免篇幅过长，假设与共面差分类似有相应特点）