Cadence PCB SI分析特性阻抗變化因素教程

Cadence 的PCB SI工具是一個強大的SI分析軟件，下面我們將采用SI這個軟件對對阻抗參數進行分析！

1、概要
　　在進行PCB SI的設計時，理解特性阻抗是非常重要的。這次，我們對特性阻抗進行基礎說明之外，還說明Allegro的阻抗計算原理以及各參數和阻抗的關系。
　　2、什么是特性阻抗？
　　2.1　傳送線路的電路特性
　　在高頻率(MHz)信號中，把傳送回路作為電路。

　　2.1.1　電阻R
　　電阻R是指普通的導線帶有的歐姆電阻。R = ρ?L / S　[Ω] 　(S:橫截面面積[m2]，L:導體長[m]，ρ:金屬（銅）的電阻率[Ω*m])。在高頻頻域范圍內的話，根據表面效果和集合效果的影響，集中在導體表面電流流動，會使上面公式中的阻值變得更大。
　　2.1.2　電容C
　　電容C是指積蓄在導體間電荷的量。C = ε（S / d）[F]　（ε:介電常數，S:導體的橫截面積，d:導體間的距離)
　　2.1.3　電感L
　　電流流動的導線必定有磁通量發生，根據這個產生的自感。L=0.002S[2.3lg(2s/w+t)+0.5][μH]　S:導線長度(cm) ，W:導線寬度(cm)， t:導線厚度(cm)
　　2.1.4　電導G
　　物體傳導電流的本領叫做電導。對導體間的介電特性的反抗成分，表示容易電流的程度。G = 1 / R
　　2.2　阻抗和特性阻抗的不同？
　　阻抗
　　表示電路部分對交變電信號流通產生的阻力，是傳輸線上輸入電壓對輸入電流的比率值Z = V(x)/ I(x)
　　特性阻抗
　　特征阻抗是指信號沿傳輸線傳播時，信號看到的瞬間阻抗的值。簡單地講，無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗。Z0 = √( (R + jωL) / (G + jωC) ) ≒ √(L / C)(R<<ωL，G<<ωC)
?3、Allegro的特性阻抗計算原理
　　3.1　在Layout Cross Section中阻抗計算
　　PCB SI菜單的Setup >Cross-section
　　<單線的特性阻抗計算方法>
　　
　　1.設定層結構和材料物質。
　　2.Width欄輸入線寬的話，在Impedance欄會計算出特性阻抗。(Impedance輸入目標阻抗的話，則會計算線寬。)
　　<差分阻抗>
　　
　　1.勾選Differential Mode
　　2.設定層結構和材料物質。
　　3.Coupling Type設定結合類型。（NONE: 不耦合，EDGE:同層耦合，BROADSIDE:鄰接層耦合)
　　4.因為設定線寬的話，確定差分阻抗或者spacing任何一個，選擇Spacing單擊OK按鈕，差分阻抗被計算。
　　
　　(如果想指定差分阻抗的，設定DiffZ0，調節線寬和spacing。)
　　― 參考1 ―
　　層結構計算過阻抗之后，可以通過PCB Editor菜單的File >Export >Techfile技術文件進行保存，再利用。根據這個，可以通過程序庫管理本公司阻抗設計的經驗技術。
　　3.2　在Electrical Constraints中計算阻抗
　　PCB Editor菜單的Setup >Constraint單擊Electrical constraint sets按鈕，選擇DiffPair Valuetab，并且單擊Calculator按鈕。
?
　　
　　能用上述方法計算差動阻抗時，層結構Layout Cross Section是已經設定，不能修改的。
　　3.3　在View Trace Model Parameters中計算阻抗
　　SigXplorer菜單的Edit >Add Part，Model Type Filter選擇Interconnect，選擇想使用的傳送線路模型，界面配置。
　　
　　1.以SigXplorer畫面的參數界面，設定層構成和材料屬性，線寬和線距。
　　2.以SigXplorer畫面的參數界面，在對象模型的地方進行單擊右鍵，選擇View Trace Parameters。