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一、详解怎样使用Polar Si9000软件计算阻抗及如何设计层叠结构

　　详解怎样使用 Polar Si9000 软件计算阻抗及如何设计层叠结构. 一,首先给大家介绍一下 Polar 软件,Polar 是专业计算阻抗的软件,其版本包括:Si6000,Si8000,及 Si9000. 二,其次给大家介绍常见的几种阻抗模型:特性阻抗,差分阻抗,共面性阻抗.( V0 1.外层特性阻抗模型:* ]0 O5 H6 j6 E6 n3 F4 } + R: [; j3 q- v" | ? y7 F+ t2 e9 h 2.内层特性阻抗模型: 3.外层差分阻抗模型: 5 `7 s6 [6 }/ L7 |- I( ^: D 4.内层差分阻抗模型: 5.共面性阻抗模型:包括(1)外层共面特性阻抗，(2)内层共面特性阻抗，(3)外层共面差分阻抗，(4)内层共面差分阻抗.5 N" P#

j5 x8 f T9 f1 c5 N, r" M 三,再次给大家介绍一下芯板(即 Core)及半固化片(即 PP), 每个多层板都是由芯板和半固化片通过压合而成的,普通的 FR-4 板材一般有:生益, 建滔,联茂等板材供应商.生益 FR-4 的芯板根据板厚来划分有:0.10MM ,0.15MM,,0.2MM ,,0.25MM.0.3MM,0.4MM,0.5MM 等,包括有 H/HOZ,1/1OZ,等这里有一点需要大家特别注意:含两位小数的板厚是指不含铜的厚度,只有一位小数指包括铜的总厚度,例如:0.10MM 1/1OZ 的芯板,其 0.10MM 是指介质的厚度,其总厚度应为 0.10MM+0.035+0.035MM=0.17MM,再如:0.15MM 1/1OZ 的芯板,其总厚度是:0.15MM+0.035MM+0.035MM=0.22MM,而 0.2MM 1/1OZ 的芯板,其总厚度就是 0.2MM,它的介质厚度应为:0.2MM-0.035MM-0.035MM=0.13MM. 半固化片(即 PP),一般包括:106,1080,2116,7628 等,其厚度为:106 为 0.04MM,1080 为 0.06MM,2116 为 0.11MM,7628 为 0.19MM. 当我们计算层叠结构时候通常需要把几张 PP 叠在一起,例如:2116+106,其厚度为 0.15MM,即 6MIL;1080*2+7628,其厚度为 0.31MM,即 12.2MIL 等.但需注意以下几点:1,一般不允许 4 张或 4 张以上 PP 叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628 的 PP 一般不允许放在外层,因为 7628 表面比较粗陋,会影响板子的外观.3,另外 3 张 1080 也不允许放在外层,因为压合时也容易产生滑板现象. 后续我会把一些常用的芯板以及各种组合的 PP 厚度汇总给大家,以便学习用 Polar 软件计算阻抗及层叠结构时使用! 四, 怎样使用 Polar Si9000 软件计算阻抗: 首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪些层?其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度, 或者调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求五,举例说明怎样使用 Polar Si9000 计算阻抗及设计层叠结构: 1.四层板板厚 1.6MM,外层信号线要求控制 50 欧姆特性阻抗和 100 欧姆差分阻抗.其设计结构详见:4 层板 1.6MM 阻抗设计.jpg,其中 H1 代表的是信号层与参考层之间的介质厚度, 即 L1 与 L2 之间的厚度为 3.2MIL,Er1 为板材的介电常数,FR-4 通常为 4.2-4.6,W1 称为下线宽，称为上线宽,一般认为 W1=W+0.5MIL,W2=W-0.5MIL,S1(注意 S1<2W)为两根差分线之间 W2 的间距(指线边缘与线边缘之间距离),T1 信号层的成品铜厚，外层 1OZ=1.4MIL,而内层考虑的蚀刻的因素，我们通常认为内层 1OZ=1.2MIL,而 0.5OZ=0.6MIL。 Zdiff 为阻抗值。 Calculate 为计算按钮，各因素是可以互相推算的,例如我们要控制 50 欧姆的阻抗,线宽为 5MIL,H1 需要多少呢？在 Polar 软件中找到特性阻抗模型,把相应要求值写上去，再按 H1 后面的 Calculate 为计算按钮，H1 的值就计算出来了.大家可以利用 Calculate 为计算按钮去相互推算试一下。其中 3.2MIL 是由两张 106 的 PP 组合而来,48.42MIL 指的是 1.3MM 1/1OZ 的芯板的介质厚度,具体是这样得来:1.3MM-0.035X2)X39.37=48.42MIL.一般层压厚度需比成品板厚小 0.1MM 左右，例如成品板厚 1.6MM,而我们计算层压厚度一般不也许大于 1.5MM,此结构的层压厚度为:0.08MM+1.3MM+0.08MM+0.035MM(铜厚)=1.495MM.即刚好满足成品板厚 1.6MM 的要求。 2.六层板板厚 1.2MM,信号层要求控制 50 欧姆特性阻抗和 100 欧姆差分阻抗.具体详见:6 层板 1.2MM 阻抗设计 1.jpg 和 6 层板 1.2MM 阻抗设计 2.jpg,阻抗模型中 H2=29.94MIL 是怎样得来？5.1+1.2+22.44+1.2=29.94MIL,其中 22.44MIL 即由 3 张 7628 的 PP 组合,0.19MMX3=0.57MMX39.37=22.44MIL,所以其层压厚度为:0.08MMX2+0.2MMX2+0.49MM+0.035MM=1.085MM.(纠正一个错误:层压结构中 0.57MM 应改为 0.49MM),成品板厚才是 1.2MM.0.49MM 是由 7628*2+2116 组合. 六,现给大家提供 Polar Si9000 V7.1 下载地址及安装方法: SI9000 V7.1 阻抗计算软件也称 PCB 叠层阻抗工具 SI9000 V7.1 A：点击 setup.exe 安装完毕。 B：打开 SI9000，指定\Crack\si9000.lic 的路径后即可破解成功。 Si9000m 是全新的边界元素法场效解算器，建立在我们熟悉的早期 Polar 阻抗设计系统易于使用的用户界面之上。 Si9000m 增加了增强型建模功能，以便预测多介质 PCB 层的最终阻抗，同时考虑到邻近差动结构之间的介电常数差异。建模时常常忽略了表面涂层，Si9000m 模拟涂层与表面线路之间的阻焊厚度。这是一种更好的解决方案，可根据电路板采用的特殊阻焊方法进行定制。新的 Si9000m 还提取偶模阻抗和共模阻抗。（偶模阻抗是当两条传输线对都采用相同量值、相同极性的信号驱动时，传输线一边的特性阻抗。）在 USB2.0 和 LVDS 等高速系统中，越来越需要控制这些特征阻抗。七,怎样正确选择阻抗模型: 大家在计算阻抗时，首先要选择正确的阻抗模型是非常重要的！那么怎样选择正确的阻抗模型呢？首先我们必须了解每一个模型所代表的意思，什么情况下采用这种模型? 1.外层特性阻抗模型:外层特性阻抗模型是外层线路中某根线需要控制一般为 50 欧姆的阻抗,例如:一个四层板,板厚 1.6MM,TOP 层和 BOTTOM 层上 5MIL 的线需控制 50 欧姆的特性阻抗. 特性阻抗.jpg 外层特性阻抗内层特性阻抗.jpg 内层特性阻抗外层差分阻抗.jpg 外层差分阻抗内层差分阻抗.jpg 内层差分阻抗外层特性共面阻抗.jpg 外层特性共面阻抗内层特性共面阻抗.jpg 内层特性共面阻抗外层差分共面阻抗.jpg 外层差分共面阻抗内层差分共面阻抗.jpg

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