Cadence PCB SI分析特性阻抗变化因素教程

Cadence PCB SI分析特性阻抗变化因素教程

Cadence 的PCB SI工具是一个强大的SI分析软件，下面我们将采用SI这个软件对对阻抗参数进行分析！

1、概要
　　在进行PCB SI的设计时，理解特性阻抗是非常重要的。这次，我们对特性阻抗进行基础说明之外，还说明Allegro的阻抗计算原理以及各参数和阻抗的关系。
　　2、什么是特性阻抗？
　　2.1　传送线路的电路特性
　　在高频率(MHz)信号中，把传送回路作为电路。

　　2.1.1　电阻R
　　电阻R是指普通的导线带有的欧姆电阻。R = ρ・L / S　[Ω] 　(S:横截面面积[m2]，L:导体长[m]，ρ:金属（铜）的电阻率[Ω*m])。在高频频域范围内的话，根据表面效果和集合效果的影响，集中在导体表面电流流动，会使上面公式中的阻值变得更大。
　　2.1.2　电容C
　　电容C是指积蓄在导体间电荷的量。C = ε（S / d）[F]　（ε:介电常数，S:导体的横截面积，d:导体间的距离)
　　2.1.3　电感L
　　电流流动的导线必定有磁通量发生，根据这个产生的自感。L=0.002S[2.3lg(2s/w+t)+0.5][μH]　S:导线长度(cm) ，W:导线宽度(cm)， t:导线厚度(cm)
　　2.1.4　电导G
　　物体传导电流的本领叫做电导。对导体间的介电特性的反抗成分，表示容易电流的程度。G = 1 / R
　　2.2　阻抗和特性阻抗的不同？
　　阻抗
　　表示电路部分对交变电信号流通产生的阻力，是传输线上输入电压对输入电流的比率值Z = V(x)/ I(x)
　　特性阻抗
　　特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。简单地讲，无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗。Z0 = √( (R + jωL) / (G + jωC) ) ≒ √(L / C)(R<<ωL，G<<ωC)
 3、Allegro的特性阻抗计算原理
　　3.1　在Layout Cross Section中阻抗计算
　　PCB SI菜单的Setup >Cross-section
　　<单线的特性阻抗计算方法>
　　
　　1.设定层结构和材料物质。
　　2.Width栏输入线宽的话，在Impedance栏会计算出特性阻抗。(Impedance输入目标阻抗的话，则会计算线宽。)
　　<差分阻抗>
　　
　　1.勾选Differential Mode
　　2.设定层结构和材料物质。
　　3.Coupling Type设定结合类型。（NONE: 不耦合，EDGE:同层耦合，BROADSIDE:邻接层耦合)
　　4.因为设定线宽的话，确定差分阻抗或者spacing任何一个，选择Spacing单击OK按钮，差分阻抗被计算。
　　
　　(如果想指定差分阻抗的，设定DiffZ0，调节线宽和spacing。)
　　― 参考1 ―
　　层结构计算过阻抗之后，可以通过PCB Editor菜单的File >Export >Techfile技术文件进行保存，再利用。根据这个，可以通过程序库管理本公司阻抗设计的经验技术。
　　3.2　在Electrical Constraints中计算阻抗
　　PCB Editor菜单的Setup >Constraint单击Electrical constraint sets按钮，选择DiffPair Valuetab，并且单击Calculator按钮。
 
　　
　　能用上述方法计算差动阻抗时，层结构Layout Cross Section是已经设定，不能修改的。
　　3.3　在View Trace Model Parameters中计算阻抗
　　SigXplorer菜单的Edit >Add Part，Model Type Filter选择Interconnect，选择想使用的传送线路模型，界面配置。
　　
　　1.以SigXplorer画面的参数界面，设定层构成和材料属性，线宽和线距。
　　2.以SigXplorer画面的参数界面，在对象模型的地方进行单击右键，选择View Trace Parameters。