本發(fā)明涉及阻抗匹配方法，尤其涉及阻抗計算模型的建立方法、差分過孔阻抗和線路阻抗匹配方法及其裝置。
背景技術(shù)：
：隨著電子產(chǎn)品高頻、高速化發(fā)展，信號完整性要求越來越高，信號完整性要求對PCB的阻抗控制要求也越來越嚴格。在高速PCB設(shè)計中，過孔設(shè)計是一個重要因素，過孔起到連接PCB不同層間走線的作用，在高頻、高速條件下，過孔不能簡單看成電氣連接作用，必須考慮其對信號完整性影響；過孔設(shè)計處理不當，會對信號造成反射，影響信號完整性。差分信號因其具有抑制共模噪聲、提高噪聲余量的顯著優(yōu)勢而受到PCB設(shè)計者青睞，PCB設(shè)計者多會選擇差分過孔進行轉(zhuǎn)層設(shè)計以提高PCB布線密度，因此差分過孔阻抗與差分線路阻抗匹配顯得尤為重要。目前PCB差分過孔阻抗設(shè)計大多采用仿真方法進行設(shè)計，但對于PCB制造廠家而言，為滿足客戶的特定要求，會對過孔進行相應(yīng)的補償，再加上生產(chǎn)制作的影響，會造成仿真與實際過孔阻抗之間存在偏差，嚴重時，會造成客戶投訴。由于差分過孔和雙金屬導線在結(jié)構(gòu)上類似，現(xiàn)有技術(shù)中一般通過雙金屬導線阻抗計算模型來預(yù)測差分過孔的阻抗值，公開號為CN1901366A的專利公開了一種差分過孔阻抗與差分導線阻抗匹配的方法，其利用雙金屬導線阻抗計算公式代替差分過孔阻抗計算公式，再根據(jù)差分過孔阻抗與差分導線阻抗匹配的關(guān)系計算過孔中心的距離和過孔半徑的關(guān)系，以得到差分過孔的結(jié)構(gòu)；但是由于雙金屬導線與差分過孔只是從結(jié)構(gòu)上類似，將差分過孔完全等同于雙金屬導線模型是不準確的，實際上差分過孔阻抗值與雙金屬導線阻抗值存在較大誤差，直接使用雙金屬導線阻抗計算公式替代差分過孔阻抗計算公式是不準確的。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供阻抗計算模型的建立方法，其能得到一個更精準的差分過孔阻抗計算公式。本發(fā)明的目的之二在于提供差分過孔阻抗與線路阻抗匹配方法，其能更精準地將差分過孔阻抗與線路阻抗匹配。本發(fā)明的目的之三在于提供差分過孔阻抗與線路阻抗匹配裝置，其能更精準地將差分過孔阻抗與線路阻抗匹配。本發(fā)明的目的之一采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：阻抗計算模型的建立方法，包括如下步驟：A1、檢測若干個差分過孔的阻抗，從而得到若干個差分過孔的阻抗實測值；A2、根據(jù)雙金屬導線阻抗公式計算若干個差分過孔的雙金屬導線阻抗值，所述雙金屬導線阻抗公式為：其中Z0為雙金屬導線阻抗，εr為相對介電常數(shù)，d為差分過孔中心間距，D為差分過孔直徑；A3、根據(jù)若干個阻抗實測值和若干個雙金屬導線阻抗值，得到阻抗實測值和雙金屬導線阻抗值之間的關(guān)系，根據(jù)所述關(guān)系對雙金屬導線阻抗公式進行修正，從而得到差分過孔阻抗公式，所述差分過孔阻抗公式用于計算差分過孔的預(yù)測阻抗值，從而根據(jù)預(yù)測阻抗值對差分過孔進行相應(yīng)的補償。優(yōu)選地，A3中，所述關(guān)系為線性關(guān)系，所述差分過孔阻抗公式為：其中Zdiff為預(yù)測阻抗值，d為差分過孔中心間距，D≤0.35mm。優(yōu)選地，A1中，采用TDR阻抗測試儀檢測若干個差分過孔的阻抗。優(yōu)選地，A2中，所述的雙金屬導線阻抗公式為：其中寄生電感寄生電容磁導率μ＝μr*μ0，介電常數(shù)ε＝εr*ε0；其中，相對介電常數(shù)μr≈1，絕對磁導率μ0＝4π*10-7H/m，絕對介電常數(shù)ε0＝8.85*10-12F/m。本發(fā)明的目的之二采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：阻抗匹配方法，包括如下步驟：S1、獲取設(shè)計參數(shù)；S2、根據(jù)設(shè)計參數(shù)以及如權(quán)利要求1所述的差分過孔阻抗公式計算差分過孔的預(yù)測阻抗值，再根據(jù)預(yù)測阻抗值對差分過孔進行相應(yīng)的補償。優(yōu)選地，S1中，設(shè)計參數(shù)包括差分過孔中心間距d、差分過孔直徑D和相對介電常數(shù)εr，S2中述的差分過孔阻抗公式為：其中Zdiff為預(yù)測阻抗值，D≤0.35mm。優(yōu)選地，S2中，相應(yīng)的補償為：根據(jù)預(yù)測阻抗值調(diào)整差分過孔的孔徑、焊盤和反焊盤中的一個或多個的尺寸。本發(fā)明的目的之三采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：阻抗匹配裝置，包括：獲取模塊、用于獲取設(shè)計參數(shù)；處理模塊、用于根據(jù)設(shè)計參數(shù)以及如權(quán)利要求1所述的差分過孔阻抗公式計算差分過孔的預(yù)測阻抗值，再根據(jù)預(yù)測阻抗值對差分過孔進行相應(yīng)的補償。優(yōu)選地，所述設(shè)計參數(shù)包括差分過孔中心間距d、差分過孔直徑D和相對介電常數(shù)εr，處理模塊中所述的差分過孔阻抗公式為：其中Zdiff為預(yù)測阻抗值，D≤0.35mm。優(yōu)選地，所述相應(yīng)的補償為：根據(jù)預(yù)測阻抗值調(diào)整差分過孔的孔徑、焊盤和反焊盤中的一個或多個的尺寸。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：通過差分過孔阻抗計算公式可以預(yù)測到一個更精準的差分過孔阻抗，以使制作得到的差分過孔阻抗與客戶給定的線路阻抗匹配更精準。附圖說明圖1為本發(fā)明的阻抗計算模型的建立方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的阻抗實測值和雙金屬導線阻抗值的線性擬合；圖3為本發(fā)明的差分過孔阻抗與線路阻抗匹配方法的流程圖；圖4為本發(fā)明的差分過孔阻抗與線路阻抗匹配裝置的模塊圖。具體實施方式下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：差分過孔類似于雙金屬導線模型，可以將差分過孔等效為雙金屬導線模型進行研究，根據(jù)互感公式和互容公式可以得到雙金屬導線阻抗計算公式，其互感公式為：L=μπcosh-1(dD);]]>其互容公式為C=πϵcosh-1(d/D);]]>其中，L為寄生電感，C為寄生電容，μ為磁導率，ε為介電常數(shù)，d為差分過孔中心間距，D為差分過孔直徑；μ＝μr*μ0；其中μr為相對介電常數(shù)，對于金屬銅來說，μr≈1；μ0為絕對磁導率，對于PCB板來說，μ0＝4π*10-7H/m；ε＝εr*ε0；其中εr為相對介電常數(shù)，不同材料的相對介電常數(shù)有所不同，客戶在定制PCB板的時候會提供材料要求，同時就能獲取客戶所定制材料的相對介電常數(shù)εr；ε0為絕對介電常數(shù)，ε0＝8.85*10-12F/m；所以L=μπcosh-1(dD)=μr*μ0πcosh-1(dD)=4*10-7cosh-1(dD);]]>C=πϵcosh-1(d/D)=πϵ0*ϵrcosh-1(d/D)=2.78*10-11*ϵrcosh-1(d/D);]]>同時，雙金屬導線阻抗計算公式為：Z0=LC=120ϵrcosh-1(dD);]]>由于差分過孔和雙金屬導線模型只是在結(jié)構(gòu)上類似，而并不能將差分過孔完全等同與雙金屬導線模型，所以雙金屬導線阻抗與實際的差分過孔阻抗存在一定誤差，故需要對雙金屬導線阻抗的計算公式進行優(yōu)化，才能匹配差分過孔的實際阻抗。如圖1所示，阻抗計算模型的建立方法，包括如下步驟：步驟11、檢測若干個差分過孔的阻抗，從而得到若干個差分過孔的阻抗實測值Zd′iff；具體為采用TDR阻抗測試儀檢測若干個差分過孔的阻抗；步驟12、根據(jù)雙金屬導線阻抗公式計算若干個差分過孔的雙金屬導線阻抗值，所述雙金屬導線阻抗公式為：其中Z0為雙金屬導線阻抗，εr為相對介電常數(shù)，d為差分過孔中心間距，D為差分過孔直徑；該阻抗實測值與雙金屬導線阻抗值的具體數(shù)值如下(表1)：表1雙金屬導線阻抗值/ohm阻抗實測值/ohm127.07697.2149.863106170.038113104.66990128.054101148.487105117.11898.2138.119105156.71311096.46689.3118.01996.4136.851101127.43103150.28109170.511115104.9693.6128.41101148.9107步驟13、根據(jù)若干個阻抗實測值和若干個雙金屬導線阻抗值，得到阻抗實測值和雙金屬導線阻抗值之間的關(guān)系，根據(jù)所述關(guān)系對雙金屬導線阻抗公式進行修正，從而得到差分過孔阻抗公式，所述差分過孔阻抗公式用于計算差分過孔的預(yù)測阻抗值，從而根據(jù)預(yù)測阻抗值對差分過孔進行相應(yīng)的補償。根據(jù)阻抗實測值與雙金屬導線阻抗值的結(jié)果的差異，對雙金屬導線模型進行線性擬合，擬合結(jié)果如圖2所示，可以從圖2中離散的點看到阻抗實測值與雙金屬導線阻抗值的關(guān)系形成一個有規(guī)律的趨勢，對該阻抗實測值和雙金屬導線阻抗值離散數(shù)值進行線性擬合，得到阻抗實測值Zd′iff和雙金屬導線阻抗值Z0之間的線性關(guān)系為：Z′diff＝0.33*Z0+57.79；獲取阻抗實測值Zd′iff和雙金屬導線阻抗值Z0之間的線性關(guān)系不一定要通過線性擬合，還可以通過其他方式獲取，本實施例中采用線性擬合作為一個優(yōu)選地方式獲取阻抗實測值Zd′iff和雙金屬導線阻抗值Z0之間的線性關(guān)系。該線性關(guān)系的皮爾遜相關(guān)系數(shù)R2＝0.951。所以差分過孔阻抗值公式為：Zdiff=0.33*Z0+57.79=39.6ϵrcosh-1(d/D)+57.79;]]>其中Zdiff為預(yù)測阻抗值，εr為相對介電常數(shù)，d為差分過孔中心間距，D為差分過孔直徑。對差分過孔阻抗公式進行驗證，驗證結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示阻抗實測值Zd′iff和通過差分過孔阻抗公式得到的預(yù)測阻抗值Zdiff之間的比對，針對不同類型的材料，過孔直徑D≤0.35mm時，預(yù)測阻抗值與阻抗實測值的差異可控制在3.127％以內(nèi)，說明差分過孔阻抗公式可應(yīng)用于不同材料的過孔阻抗值的預(yù)測，所述預(yù)測阻抗值與阻抗實測值相符合，可以應(yīng)用于差分過阻抗值的預(yù)測。表2如圖3所示，差分過孔阻抗與線路阻抗匹配方法，包括如下步驟：步驟01、獲取設(shè)計參數(shù)；所述設(shè)計參數(shù)由客戶提供，設(shè)計參數(shù)包括差分過孔中心間距d、差分過孔直徑D、相對介電常數(shù)εr和線路阻抗；步驟02、根據(jù)設(shè)計參數(shù)以及差分過孔阻抗公式計算差分過孔的預(yù)測阻抗值Zdiff；所述差分過孔阻抗公式為：Zdiff=39.6ϵrcosh-1(d/D)+57.79,]]>其中d為差分過孔中心間距，D為差分過孔直徑，D≤0.35mm；再根據(jù)計算得到的預(yù)測阻抗值對差分過孔進行相應(yīng)的補償；以使預(yù)測阻抗值與線路阻抗匹配。如圖4所示，差分過孔阻抗與線路阻抗匹配裝置，包括：獲取模塊，獲取設(shè)計參數(shù)；所述設(shè)計參數(shù)由客戶提供，設(shè)計參數(shù)包括差分過孔中心間距d、差分過孔直徑D、相對介電常數(shù)εr和線路阻抗；處理模塊，根據(jù)設(shè)計參數(shù)以及差分過孔阻抗公式計算差分過孔的預(yù)測阻抗值Zdiff；所述差分過孔阻抗公式為：Zdiff=39.6ϵrcosh-1(d/D)+57.79,]]>其中d為差分過孔中心間距，D為差分過孔直徑，D≤0.35mm；再根據(jù)計算得到的預(yù)測阻抗值對差分過孔進行相應(yīng)的補償，以使預(yù)測阻抗值與線路阻抗匹配。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3