阻抗的計算公式以及阻抗對pcb電路板的意義

一、什么是PCB阻抗

在具有電阻、電感和電容的電路里，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。在某一頻率下，電子器件傳輸信號線中，相對GND&VCC，其高頻信號或電磁波在傳播過程中所受的阻力稱之為特性阻抗，它是電阻抗，電感抗，電容抗的一個矢量總和。阻抗的單位是歐，常用Z來表示。

二　阻抗——其實是指電阻和對電抗的參數，因為PCB線路(板底)要考慮接插安裝電子元件，接插后考慮導電性能和信號傳輸性能等問題，所以必然要求阻抗越低越好，電阻率要低于每平方厘米1×10的負6次方以下。

　　另一方面，PCB線路板在生產過程中要經歷沉銅、電鍍錫(或化學鍍，或熱噴錫)、接插件焊錫等環節及該環節所使用的材料都必須保證電阻率底，才能保證線路板的整體阻抗低以至符合產品質量要求，否則線路板將不能正常運行。

三、阻抗的計算公式

一般來說阻抗的影響因素是信號線寬w、信號線厚t、介質層厚度h、介電常數εr 。常規來說阻抗與介電常數成反比,與介質層厚度成正比,與線寬成反比,與銅厚成反比。

阻抗計算公式：

Z0=87/SQRT(εr+1.41)×ln[(5.98h)/(0.8w+t)]

Z0：印刷導線的特性阻抗

εr：絕緣材料的介電常數

h：印刷導線與基準面之間的介質厚度

w：印刷導線的寬度

t：印刷導線的厚度

四、阻抗的類型

（1）特性阻抗

在計算機﹑無線通訊等電子信息產品中， PCB的線路中的傳輸的能量， 是一種由電壓與時間所構成的方形波信號（square wave signal， 稱為脈沖pulse），它所遭遇的阻力則稱為特性阻抗。

（2）差動阻抗

驅動端輸入極性相反的兩個同樣信號波形，分別由兩根差動線傳送，在接收端這兩個差動信號相減。差動阻抗就是兩線之間的阻抗Zdiff。

（3）奇模阻抗

兩線中一線對地的阻抗Zoo，兩線阻抗值是一致。

（4）偶模阻抗

驅動端輸入極性相同的兩個同樣信號波形， 將兩線連在一起時的阻抗Zcom。

（5）共模阻抗

兩線中一線對地的阻抗Zoe，兩線阻抗值是一致，通常比奇模阻抗大。

阻抗對于PCB電路板的意義

對電子行業來說，化學鍍錫層最致命的弱點就是易變色（即易氧化或潮解）、釬焊性差導致難焊接、阻抗過高導致導電性能差或整板性能的不穩定、易長錫須，導致PCB線路短路以至燒毀或著火事件。

因為PCB線路板的主體線路是銅箔，在銅箔的焊點上就是鍍錫層，而電子元件就是通過焊錫膏（或焊錫線）焊接在鍍錫層上面的。

事實上，焊錫膏在融熔狀態焊接到電子元件和錫鍍層之間的是金屬錫（即導電良好的金屬單質），所以可以簡單扼要地指出，電子元件是通過錫鍍層再與PCB板底的銅箔連接的，所以錫鍍層的純潔性及其阻抗是關鍵；

未有接插電子元件之前，我們直接用儀器去檢測阻抗時，其實儀器探頭（或稱為表筆）兩端也是通過先接觸PCB板底的銅箔表面的錫鍍層，再與PCB板底的銅箔來連通電流的，所以錫鍍層是關鍵。它是影響阻抗的關鍵和影響PCB整板性能的關鍵，也是易于被忽略的關鍵。

除金屬單質外，其化合物均是電的不良導體或甚至不導電的（這也是造成線路中存在分布容量或傳布容量的關鍵），所以錫鍍層中存在這種似導電而非導電的錫的化合物或混合物時，其現成電阻率或未來氧化、受潮所發生電解反應后的電阻率及其相應的阻抗是相當高的（足以影響數字電路中的電平或信號傳輸，）而且其特征阻抗也不相一致。所以會影響該線路板及其整機的性能。

總的來說，PCB板底上的鍍層物質和性能是影響PCB整板特征阻抗的最主要原因和最直接的原因，但又由于其具有隨著鍍層老化及受潮電解的變化性，所以其阻抗產生的憂患影響變得更加隱性和多變性。

其隱蔽的主要原因在于：第一不能被肉眼所見（包括其變化），第二不能被恒常測得，因為其有隨著時間和環境濕度的改變而變的特性，所以易被人忽略。