CN116796700B - 一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法，其在设计仿真阶段考虑直流电阻对阻抗设计的影响，对线宽进行补偿，以达到提高阻抗仿真准确性，减少阻抗报废，提高产品阻抗良率，加快产品交期的目的，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、计算直流电阻值RDC；步骤2、根据所述直流电阻值RDC和阻抗设计值Z0，计算仿真时的阻抗目标值Z；步骤3、根据所述阻抗设计值Z0得到线宽W1；再根据所述阻抗目标值Z得到线宽W2；最后得到阻抗线宽补偿值W3，完成阻抗线宽补偿。

Description

一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法
技术领域
本发明涉及PCB仿真设计相关技术领域，具体涉及一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法。
背景技术
如图1和图2所示，现有技术中PCB阻抗控制在仿真时是以横截面下的特性阻抗来仿真，即只考虑线宽(线距)、铜厚、介质厚度、防焊厚度(微带线)等因素，但未考虑直流电阻的影响；由于直流电阻与导体横截面积和长度有关，导致当直流电阻特别大的时候，仿真结果与实际加工结果存在巨大差异；上述情况在设计线宽为3.5mil以下，铜厚在0.5oz以下时会更加突出。因此上述问题导致了阻抗仿真误差大，增加了阻抗报废，降低了产品阻抗良率，最终延长了产品交期。
发明内容
为了解决上述内容中提到的问题，本发明提供了一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法，其在设计仿真阶段考虑直流电阻对阻抗设计的影响，对线宽进行补偿，以达到提高阻抗仿真准确性，减少阻抗报废，提高产品阻抗良率，加快产品交期的目的。
其技术方案是这样的：
一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、计算直流电阻值RDC；
步骤2、根据所述直流电阻值RDC和阻抗设计值Z0，计算仿真时的阻抗目标值Z；
步骤3、根据所述阻抗设计值Z0得到线宽W1；再根据所述阻抗目标值Z得到线宽W2；最后得到阻抗线宽补偿值W3=W2-W1，完成阻抗线宽补偿。
进一步的，所述步骤1中直流电阻值RDC=ρL/S=ρL/(W*H)，其中ρ为电阻率，L为长度，S为截面积，W为线宽，H为铜厚。
进一步的，所述步骤2中阻抗目标值Z=Z0-RDC。
进一步的，所述步骤3中根据所述阻抗设计值Z0，通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W1；再根据所述阻抗目标值Z，通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W2；
进一步的，所述长度L为标准IPC-TM-650 2.5.5.7中的3~6inch的一半，即4.5inch。
本发明的有益效果为：
本发明通过在设计仿真阶段计算直流电阻值，然后计算阻抗目标值，根据阻抗目标值得到补偿后的线宽，实现了在设计上对阻抗进行提前干预，达到了考虑直流电阻影响的目的，进而达到了提高阻抗仿真准确性，减少阻抗报废，提高产品阻抗良率，加快产品交期的有益效果。
附图说明
图1为阻抗线横截面图；
图2为阻抗线立体图；
图3为本发明的流程图；
图4为本发明中实施例1的仿真结果示意图；
图5为本发明中实施例2的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
如图3所示，一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、计算直流电阻值RDC=ρL/S=ρL/(W*H)，其中ρ为电阻率，L为长度，S为截面积，W为线宽，H为铜厚。
步骤2、根据所述直流电阻值RDC和阻抗设计值Z0，计算仿真时的阻抗目标值Z=Z0-RDC。
步骤3、根据所述阻抗设计值Z0，通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W1；再根据所述阻抗目标值Z，通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W2；最后得到阻抗线宽补偿值W3=W2-W1，完成阻抗线宽补偿。
实施例1
优选的，步骤1中长度L为标准IPC-TM-650 2.5.5.7中的3~6inch的一半，即4.5inch。线宽W为6.6mil=167.64μm,铜厚H为0.5oz≈0.6mil≈15.24μm,铜的电阻率ρ≈1.75*10-8ohm*m，线长L为4.5inch=4.5*0.0254m=0.1143m，此时RDC=1.75*10-8ohm*m*0.1143m/(167.64*10-6m*15.24*10-6m)=0.78ohm。由于差分阻抗线是由2根线路组成，所以此时直流电阻值RDC_1=0.78ohm*2=1.56ohm。
如图4所示，以差分100ohm阻抗为阻抗设计值，具体可以根据客户要求来设置。此时阻抗目标值Z=100-1.56=98.44ohm。最后通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W2为6.73mil。仿真软件可采用Polar阻抗仿真软件。
实施例2
优选的，步骤1中长度L为标准IPC-TM-650 2.5.5.7中的3~6inch的一半，即4.5inch。线宽W为3.3mil=83.82μm,铜厚H为0.5oz≈0.6mil≈15.24μm,铜的电阻率ρ≈1.75*10-8ohm*m，线长L为4.5inch=4.5*0.0254m=0.1143m，此时RDC=1.75*10-8ohm*m*0.1143m/(83.82*10-6m*15.24*10-6m)=1.56ohm。由于差分阻抗线是由2根线路组成，所以此时直流电阻值RDC_1=1.56ohm*2=3.12ohm。
如图5所示，以差分100ohm阻抗为阻抗设计值，具体可以根据客户要求来设置。此时阻抗目标值Z=100-3.12=96.88ohm。最后通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W2为3.63mil。仿真软件可采用Polar阻抗仿真软件。
尽管已经出示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、计算直流电阻值RDC；
步骤2、根据所述直流电阻值RDC和阻抗设计值Z0，计算仿真时的阻抗目标值Z；
步骤3、根据所述阻抗设计值Z0得到线宽W1；再根据所述阻抗目标值Z得到线宽W2；最后得到阻抗线宽补偿值W3，完成阻抗线宽补偿；
所述步骤1中直流电阻值RDC=ρL/S=ρL/(W*H)，其中ρ为电阻率，L为长度，S为截面积，W为线宽，H为铜厚；
所述步骤2中阻抗目标值Z=Z0-RDC；
所述步骤3中根据所述阻抗设计值Z0，通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W1；
所述步骤3中根据所述阻抗目标值Z，通过仿真软件自动计算得到匹配的线宽W2；
所述步骤3中阻抗线宽补偿值W3=W2-W1。
2.根据权利要求1的一种考虑直流电阻影响的阻抗线宽补偿方法，其特征在于：所述长度L为标准IPC-TM-650 2.5.5.7中的3~6inch的一半，即4.5inch。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105629069A (zh) * 2016-01-01 2016-06-01 广州兴森快捷电路科技有限公司 一种长链路阻抗上扬幅度预算方法
CN112199915A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 泰和电路科技（惠州）有限公司 一种pcb平面变压器直流电阻设计方法

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