阻抗的计算公式以及阻抗对pcb电路板的意义

一、什么是PCB阻抗

在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对GND&VCC，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗的一个矢量总和。阻抗的单位是欧，常用Z来表示。

二　阻抗——其实是指电阻和对电抗的参数，因为PCB线路(板底)要考虑接插安装电子元件，接插后考虑导电性能和信号传输性能等问题，所以必然要求阻抗越低越好，电阻率要低于每平方厘米1×10的负6次方以下。

　　另一方面，PCB线路板在生产过程中要经历沉铜、电镀锡(或化学镀，或热喷锡)、接插件焊锡等环节及该环节所使用的材料都必须保证电阻率底，才能保证线路板的整体阻抗低以至符合产品质量要求，否则线路板将不能正常运行。

三、阻抗的计算公式

一般来说阻抗的影响因素是信号线宽w、信号线厚t、介质层厚度h、介电常数εr 。常规来说阻抗与介电常数成反比,与介质层厚度成正比,与线宽成反比,与铜厚成反比。

阻抗计算公式：

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

Z0：印刷导线的特性阻抗

εr：绝缘材料的介电常数

h：印刷导线与基准面之间的介质厚度

w：印刷导线的宽度

t：印刷导线的厚度

四、阻抗的类型

（1）特性阻抗

在计算机﹑无线通讯等电子信息产品中， PCB的线路中的传输的能量， 是一种由电压与时间所构成的方形波信号（square wave signal， 称为脉冲pulse），它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。

（2）差动阻抗

驱动端输入极性相反的两个同样信号波形，分別由两根差动线传送，在接收端这两个差动信号相減。差动阻抗就是两线之間的阻抗Zdiff。

（3）奇模阻抗

两线中一线對地的阻抗Zoo，两线阻抗值是一致。

（4）偶模阻抗

驱动端输入极性相同的两个同样信号波形， 將两线连在一起时的阻抗Zcom。

（5）共模阻抗

两线中一线对地的阻抗Zoe，两线阻抗值是一致，通常比奇模阻抗大。

阻抗对于PCB电路板的意义

对电子行业来说，化学镀锡层最致命的弱点就是易变色（即易氧化或潮解）、钎焊性差导致难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定、易长锡须，导致PCB线路短路以至烧毁或着火事件。

因为PCB线路板的主体线路是铜箔，在铜箔的焊点上就是镀锡层，而电子元件就是通过焊锡膏（或焊锡线）焊接在镀锡层上面的。

事实上，焊锡膏在融熔状态焊接到电子元件和锡镀层之间的是金属锡（即导电良好的金属单质），所以可以简单扼要地指出，电子元件是通过锡镀层再与PCB板底的铜箔连接的，所以锡镀层的纯洁性及其阻抗是关键；

未有接插电子元件之前，我们直接用仪器去检测阻抗时，其实仪器探头（或称为表笔）两端也是通过先接触PCB板底的铜箔表面的锡镀层，再与PCB板底的铜箔来连通电流的，所以锡镀层是关键。它是影响阻抗的关键和影响PCB整板性能的关键，也是易于被忽略的关键。

除金属单质外，其化合物均是电的不良导体或甚至不导电的（这也是造成线路中存在分布容量或传布容量的关键），所以锡镀层中存在这种似导电而非导电的锡的化合物或混合物时，其现成电阻率或未来氧化、受潮所发生电解反应后的电阻率及其相应的阻抗是相当高的（足以影响数字电路中的电平或信号传输，）而且其特征阻抗也不相一致。所以会影响该线路板及其整机的性能。

总的来说，PCB板底上的镀层物质和性能是影响PCB整板特征阻抗的最主要原因和最直接的原因，但又由于其具有随着镀层老化及受潮电解的变化性，所以其阻抗产生的忧患影响变得更加隐性和多变性。

其隐蔽的主要原因在于：第一不能被肉眼所见（包括其变化），第二不能被恒常测得，因为其有随着时间和环境湿度的改变而变的特性，所以易被人忽略。