目录
01 阻抗相关参数
02 差分阻抗设计示例
确定阻抗线模型
明确对应差分线特征阻抗
获取板厂的板材、阻焊相关参数
使用Si9000软件通过调整线宽和线间距达到目标阻抗
03 文章总结
大家好，这里是程序员杰克。一名平平无奇的嵌入式软件工程师。
上篇已对阻抗以及阻抗模型进行了介绍，本篇通过四层板的USB外设实例，总结和分享使用Si9000计算高速差分线的阻抗设计过程。对于特定外设，其特性阻抗是固定的，阻抗设计最终得到的是PCB对该外设的布线线宽、线间距的值。
下面正式进入本章推送的内容。
01 阻抗相关参数
这里以表层走USB线的差分微带线阻抗模型的参数进行描述，该模型图如下所示：
| 参数 | 描述 | |
| 板材 参数 | H1 | 介质厚度(固定参数, 由板厂提供) |
| Er1 | 介电常数(固定参数, 由板厂提供) | |
| 布线 参数 | W1 | 差分信号线的底部宽度 |
| W2 | 差分信号线的顶部宽度（一般设置W1-1mil） | |
| S1 | 差分信号线的线间距 | |
| T1 | 走线的铜箔厚度(固定参数, 由板厂提供) | |
| 阻焊 参数 | C1 | 基材的阻焊[绿油]厚度(固定参数, 由板厂提供) |
| C2 | 走线的阻焊[绿油]厚度(固定参数, 由板厂提供) | |
| C3 | 差分线之间的基材阻焊[绿油]厚度(固定参数, 由板厂提供) | |
| CEr | 阻焊的介电常数(固定参数, 由板厂提供) | |
| 特别说明： 板材参数、阻焊参数由板厂决定，不同的板厂数值不一致； 工程师需要设置的是布线参数(W1、W2、S1)； | ||
| 参数对阻抗值的影响： | ||
| 参数 | 符号 | 说明 |
| 线宽 | W1, W2 | 反比。线宽越小，阻抗值越大 |
| 线间距 | S1 | 正比。线间距越大，阻抗值越大 |
| 介电常数 | Er1, CEr | 反比。介电常数越小，阻抗值越大 |
| 阻焊厚度 | C1, C2, C3 | 反比。阻焊厚度越小，阻抗值越大 |
| 铜箔厚度 | T1 | 反比。铜箔厚度越小，阻抗值越大 |
| 介质厚度 | H1 | 正比。介质厚度越大，阻抗值越大 |
02 差分阻抗设计示例
本文示例是4层PCB板卡，对USB的差分阻抗进行设计。杰克是按照以下步骤计算差分线的阻抗：
- 确定PCB的叠层，明确布线的模型(微带线/带状线)
- 明确差分线的特征阻抗
- 获取PCB板材、阻焊相关参数
- 使用Si9000软件通过调整线宽和线间距达到目标阻抗
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确定阻抗线模型
本示例中，USB线在TOP层进行走线，参考平面为内层GND，即该USB阻抗模型为差分微带线模型。层叠结构如下所示：
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明确对应差分线特征阻抗
通过查询得知，USB的特征阻抗为90Ω，本示例以90Ω作为目标阻抗。
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获取板厂的板材、阻焊相关参数
本示例中，PCB板厂提供的参数如下表所示：
| 参数 | 符号 | 描述 | 数值（单位为mil） |
| 板材 参数 | H1 | 介质厚度 | 4.2 |
| Er1 | 板材介电常数 | 4.2 | |
| 布线 参数 | T1 | 走线的铜箔厚度 | 1.4 |
| 阻焊 参数 | C1 | 基材的阻焊[绿油]厚度 | 1.0 |
| C2 | 基材的阻焊[绿油]厚度 | 0.5 | |
| C3 | 差分线之间的基材阻焊[绿油]厚度 | 1.0 | |
| CEr | 阻焊油的介电常数 | 3.4 |
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使用Si9000软件通过调整线宽和线间距达到目标阻抗
1. 打开Si9000软件，先选择“差分线模型”，然后选择“Edge-Coupled Coated Microstrip”，然后点击下方的“Lossless Calculation”，进行计算界面；
2. 在计算阻抗界面，填入从板厂获取的参数，然后调整线宽和线间距，以达到目标阻抗值；本示例中，USB差分布线设置为W1=7mil、W2=6mil、S1=8mil时达到阻抗90Ω，此时线宽W1以及线间距S1便是USB差分布线时设置的规则。
03 文章总结
本文仅仅是以4层板、顶层走线的USB差分微带线阻抗模型进行示例，对于其他模型的阻抗计算方法类似，只是不同的模型对应的参数有多有少而已。但万变不离其宗，掌握一种阻抗模型的计算阻抗的方法，其他的模型的计算方法八九不离十。
