Marin说PCB之高速PCB设计注意事项----02（板材的DK值的使用说明）

上篇文章给诸位道友们已经分享了板材的DF值的一些使用说明情况了，这期文章小编主要讲解的是第二个知识点-------板材的DK值的使用说明了，诸位搬好小椅子稳住啊，小编我开始发功了。

介电常数（Dielectric Constant，Dk），又称相对介电常数（Relative Permittivity），是描述材料在电场中极化能力的物理量。以下是关于介电常数的详细解析：

1. 定义与公式：

• 基本定义：介电常数表示材料在外加电场中储存电能的能力，定义为材料中电场的电容率（ε）与真空电容率（ε0）的比值：

  公式：Dk=ε/ε0

• 其中，真空的介电常数 Dk=1。

• 物理意义：

  • Dk>1：材料会削弱电场强度（极化电荷抵消部分外加电场）。

  • Dk 越大，材料储存电能的能力越强（如电容器中的介质）。

2. 关键特性：

• 频率依赖性：
  介电常数随电场频率变化（介电色散）。高频下，材料极化可能无法跟上电场变化，导致 Dk值降低（如微波频段的材料特性变化）。

所以说我们一般拿到板厂给的板材的规格书的时候，通常是看信号在1GHZ的处的DK以及DF值的大小代入到我们单板的层叠中去的。

我们在做单板高速信号的仿真的时候需要代入单板的层叠结构，有的时候你们公司规模很大很有钱的时候，需要板厂那边提供啥资料的时候，板厂那边的态度是立马就给反馈的，一般不会超过半天的，什么板材的数值，铜箔的粗糙度，DF值的大小，DK值的大小等。

要是道友们所在宗门的江湖地位一般的话，估计你们对接那些板厂回复的消息就没有那么快了，不过这个这都是可以理解的嘛，毕竟江湖不是打打杀杀的，是人情世故啊。

3. 应用领域

• 电子电路设计：

• 信号传播速度：低 Dk 材料（如PTFE）用于高频高速信号传输（如5G、雷达）。一般来Dk值越小越好，传输速度越快，传输延时越小，对高速信号越好。

其实这个板材的DK值也就是我们经常算阻抗的（ Polar -SI9000软件计算阻抗值）时候用到的ER值的大小，其中DK值即软件中的ER值是和信号的阻抗值成反比的，

• 阻抗匹配：传输线（微带线、带状线）的几何尺寸设计需结合 Dk​。这个数值小编我之前的一篇文章的也有所提及到的：

Marin说PCB之EQ工程问题中的PCB的板材替换知道多？https://blog.youkuaiyun.com/weixin_45223454/article/details/143486843?spm=1001.2014.3001.5501

我们在做PCB设计的时候其实主要关注板材DK的影响主要就是上面两个点了，一个是信号的阻抗数值相关联的，一个是影响到信号的传播速度了。

• 电容器：

• 高 Dk材料（如陶瓷）可减小电容器体积（如MLCC）。

还有一个就是高速板材由于RE值比较小，同样的线宽，阻抗数值，可以满足更小的层叠结构。例如下所示是两个不同板材保持同样的阻抗100欧姆，差分线的走线轨迹（线宽W，组内间距S）是一样的，Stripline Differential Trace(内层带状线)结构：

一般来说减小Ɛr影响传输线有两种方式：

A：迹线阻抗随着r的减小而增加导致反射，进一步降低信号质量。
 

B：信号速度随着r的减小而增加导致不同谐波的分散，包括数字信号。这导致接收器处的相位抖动加
 

如果道友们想要更加详细的关于板材的DK值一些公式参数啥的可以去关注小编的一个乌克兰前同事，他之前也有分享过这个知识点的，只是他是从仿真的角度去切入看这个数值的影响，小编我是从一个PCB设计者的角度去分析的。

如何理解介电常数与耗散因子https://my-signal.blog.youkuaiyun.com/article/details/136308482

好了，诸位道友们以上就是本期的所有内容了，我们下期文章不见不散。

 

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