昆山金沃富电子有限公司 咨询 网址是一家生产线路板（pcb）的专业制造商，主要生产单、双面线路板、高精度多层板及铝基板、柔性板、化金板、osp板等多种pcb。产品广泛用于航天技术、汽车、通信、消费类电子、科研院所等各个领域。
(pdn)的基本设计规则告诉我们，**的性能源自一致的、与频率无关的(或平坦)的阻抗曲线。这是电源稳定性非常重要的一个理由，因为稳定性差的电源会导致阻抗峰值，进而劣化平坦的阻抗曲线，以及受电电路的性能。
由于没有阻抗路径是完全平坦的，所以我们需要做一些设计调整。本文旨在帮助你做出一些对系统性能影响最小的折衷。
源阻抗应该匹配传输线阻抗。
一般来说，这是s参数测量和所有射频设备的基本前提。源阻抗(最常见的是50ω)连接到阻抗与源匹配的同轴电缆，负载也端接到相同的阻抗。这种做法实现了完美的平坦阻抗，不管是从源看到负载还是从负载看到源都是一致的。
稳压器的输出阻抗可以被认为是一个源，而pcb层可以看作是一根传输线。后端去耦电容就是负载。
传输线基本原理
当频率低于传输线谐振频率时，传输线特征阻抗可以用电感和电容项定义。电容可以在传输线远端没有端接时测量。电感可以在传输线远端短路时测量。传输线的特征阻抗取决于这两个测量结果，即：
(1)
电感和电容交叉点的频率就是特征阻抗，等于：
(2)
正确匹配的传输线呈现完全平坦的阻抗曲线，其幅度等于特征阻抗。不正确端接的传输线呈现为电容或电感性质，在传输线谐振频率的倍数处会产生许多谐振和抗谐振频率。如果传输线是电容性质，那么抗谐振首先发生。如果传输线是电感性质，那么谐振先发生。在两种情况下，首次谐振或抗谐振的频率为：
(3)
图1用50ω同轴电缆仿真显示了这些关系。未端接终端阻抗是在电缆末端开路、短路和匹配端接的情况下测量的。
图1：传输线近端阻抗开路(蓝色)、短路(红色)和正确匹配(绿色)，另外一种有趣的关系。
在传输线和源不匹配的情况下，有两种可能的解决方案，具体取决于端接电阻是大于还是小于特征阻抗。如果端接电阻小于传输线的特性阻抗，那么抗谐振峰值会超过端接电阻。这些阻抗峰值被定义为：
(4)
谐振最小值等于端接电阻。
如果端接电阻大于传输线的特征阻抗，那么谐振峰值等于端接电阻。抗谐振最小值被定义为：
(5)
利用前面端接电阻分别是24.9ω和210ω的仿真模型可以显示这些关系，图2中端接电阻是匹配的。
图2：传输线未端接终端阻抗24.9ω(蓝色)、210ω(红色)和正确匹配(绿色)。
这些关系在图3的对端接24.9ω和210ω的50ω同轴电缆测量中得到了确认。
图3：对端接210ω(红色)和24.9ω(蓝色)的50ω同轴电缆的测量结果。
这些概念被扩展到实际的一块双面印刷电路板，在这块pcb上面积为4.5” x 6.3”的裸铜箔中心焊接有一个sma连接器，如图4所示。
图4：利用一块面积为4.5”x6.3”、一个边有个sma连接器的双面铜箔板测量pcb的开路(绿色)和短路(橙色)阻抗。该阻抗还用sma连接器正对面的2.7ω(蓝色)和10ω(红色)端接电阻进行了测量。电阻用非常短的编带连接到pcb，以便尽量减小互连电感。
我们可以使用图4中的示波器测量结果近似计算pcb的特征阻抗。电容是用标记m3估计的。
电容用70mhz、10dbω的那个点估计。
利用(1)可以计算出特征阻抗为：
另外，特征阻抗可以看作是开路阻抗和短路阻抗的交叉点，发生在近似11.5dbω或3.76ω点。
也可以使用(4)和带2.7ω端接电阻的近似峰值阻抗(14.5dbω)计算pcb的特征阻抗。
重新变换计算zo,
可以用(3)计算第一个谐振频率或抗谐振频率，即：
用3.6ω的端接电阻重复进行测量，如图5所示。
图5：用3.6ω代替2.7ω端接电阻对同一块pcb进行测量(红色)。注意，在采用3.6ω的端接电阻后，只有少量峰值指示其特征阻抗稍大于3.6ω。
对pcb进行仿真并与图5进行比较，结果如图6所示。
图6：pcb仿真结果与图5所示的测量结果进行比较。
最后，使用电源端的0.6ω和3.6ω源阻抗并在pcb谐振频率点仿真动态瞬时响应。仿真模型见图7，仿真结果见图8.
图7：用0.6ω和3.6ω源阻抗代表稳压器输出阻抗，在谐振频率点进行动态负载瞬时ads仿真。
图8：瞬时响应仿真结果表明，0.6ω较低源电阻(红色) 的瞬时响应比匹配的3.6ω源电阻(蓝色)具有大得多的电压偏移。
该视频演示端接电阻在pcb板上频域和时域的影响
小结
本文讨论了几种确定电路板特征阻抗的方法，并用仿真模型定义了pcb特征与pdn性能之间的重要关系。在经过实际测量后，关系得到了确认。
可以通过观察第一个缺陷是谐振点还是抗谐振点来判断pcb阻抗是否大于或小于端接阻抗，端接阻抗是否大于pcb阻抗。
这些结果清晰地表明，为了优化pdn性能，必须使pcb层阻抗与稳压器的输出阻抗相匹配。**是使pcb层阻抗等于稳压器的输出阻抗，如果不可能实现的话，pcb阻抗应该低于稳压器输出阻抗，以便更好地包含与峰值阻抗**值相关的峰值偏移。

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