摘要：大家都知道阻抗要连续，PCB设计也总有阻抗不能连续的时候。怎么办？
大家都知道阻抗要连续，PCB设计也总有阻抗不能连续的时候。怎么办？
特性阻抗：又称“特征阻抗”，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z。信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。
【1】线宽突变、渐变线
PCB上典型的传输线，一是走在表层的，下面有个参考平面，称为微带线。
一个是走在内电层的，两边都有参考平面的，称为带状线。
微带线，由一根带状导线与地平面构成，中间是电介质。如果电介质的介 电常数、线的宽度、及其与地平面的距离是可控的，则它的特性阻抗也是可控的，其精确度将在±5％之内。
参数变化
阻抗变化趋势
线宽W变窄
阻抗升高
线宽W变宽
阻抗降低
参考层距离H变小
阻抗降低
参考层距离H变大
阻抗升高
一些RF器件封装较小，SMD焊盘宽度可能小至12mils，而RF信号线宽可能达50mils以上，要用渐变线，禁止线宽突变。渐变线如图所示，过渡部分的线不宜太长。
【2】拐角
RF信号线如果走直角，拐角处的有效线宽会增大，阻抗不连续，引起信号反射。为了减小不连续性，要对拐角进行处理，有两种方法：切角和圆角。圆弧角的半径应足够大，一般来说，要保证：R>3W。如图右所示。
【3】大焊盘
当50Ω微带线上出现大焊盘时（如连接器焊盘），致命问题诞生了——焊盘形成分布电容，直接撕裂阻抗连续性！信号反射、损耗激增、眼图塌陷接踵而至...
🔥 物理层面双重破解方案（原理图示👇）：
✅ 增厚介质层
→ 加大焊盘与参考层距离。
✅ 地平面精准挖空
→ 消除焊盘正下方地平面（即反焊盘技术），切断寄生电容通路
💎 技术联动效应
当两种方法叠加使用时，分布电容削减幅度可达60%+ （实测数据），阻抗曲线平滑度显著提升！尤其适用于＞10Gbps高速链路设计。
设计警示：挖空区域需通过三维场仿真验证，避免过度挖空引发新的场分布畸变！
【4】过孔
过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。信号过孔连接不同层上的传输线。过孔残桩是过孔上未使用的部分。过孔焊盘是圆环状垫片，它们将过孔连接至顶部或内部传输线。隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙，以防止到电源和接地层的短路。
过孔的寄生参数
若经过严格的物理理论推导和近似分析，可以把过孔的等效电路模型为一个电感两端各串联一个接地电容，如图1所示。
过孔的等效电路模型
从等效电路模型可知，过孔本身存在对地的寄生电容，假设过孔反焊盘直径为D2，过孔焊盘的直径为D1，PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于：
过孔的寄生电容可以导致信号上升时间延长，传输速度减慢，从而恶化信号质量。同样，过孔同时也存在寄生电感，在高速数字PCB中，寄生电感带来的危害往往大于寄生电容。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，从而减弱整个电源系统的滤波效用。假设L为过孔的电感，h为过孔的长度，d为中心钻孔的直径。过孔近似的寄生电感大小近似于：
过孔是引起RF 通道上阻抗不连续性的重要因素之一，如果信号频率大于1GHz，就要考虑过孔的影响。减小过孔阻抗不连续性的常用方法有：采用无盘工艺、选择出线方式、优化反焊盘直径等。优化反焊盘直径是一种最常用的减小阻抗不连续性的方法。由于过孔特性与孔径、焊盘、反焊盘、层叠结构、出线方式等结构尺寸相关，建议每次设计时都要根据具体情况用HFSS和Optimetrics进行优化仿真。当采用参数化模型时，建模过程很简单。在审查时，需要PCB设计人员提供相应的仿真文档。
过孔的直径、焊盘直径、深度、反焊盘，都会带来变化，造成阻抗不连续性，反射和插入损耗的严重程度
【5】通孔连接器
在高速电路设计中，通孔同轴连接器与过孔结构类似，都存在阻抗不连续性痛点——这种突变会导致信号反射、损耗增大，甚至引发误码！
别担心，其优化方案与过孔阻抗控制一脉相承，掌握这三招即可轻松应对：
✅ 无盘工艺（Via-in-Pad）
消除焊盘带来的多余电容，减少阻抗波动
✅ 精准优化出线方式
调整信号线引出角度与长度，维持阻抗连续性
✅ 反焊盘尺寸动态调控
通过调整反焊盘（Anti-pad）直径，精准控制寄生电容效应
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来源：硬件十万个为什么