PCB线路板微带线与带状线的区别

点击数:323 发布时间:2023-10-09


1.带状线:线走内板层,信号线是嵌在两层导体之间的带状导线,它的电场分布都在两个包它的导体(平面)之间,不会辐射能量出去,也不会受到外部的辐射干扰。但由于它的周围全是电介(介电常数比1大),所以信号在里程中的传输速度比在表层中慢。


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2. 微带线:线走在板层表面, 如下图,蓝色部分是导体,绿色部分是PCB的绝缘电介质, 由于微带线的一面裸露在空气里面(可以向周围形成信号辐射或受到周围的辐射干扰),而另一面附在PCB的绝缘电介质上,所以它形成的电场一部分分布在空中,另一部分分布在PCB的绝缘介质中。但是微带线中的信号传输速度要比带状线中的信号传输速度快,这是其突出的优点。


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蓝色部分是导体,绿色部分是PCB的绝缘电介质,上面的蓝色小块儿是microstrip line。


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其中黄色部分是环氧有机材料。



3 其他知识点:


1.微带线是一根带状导线(信号线).与地平面之间用一种电介质隔离开。如果线的厚度、宽度以及与地平面之间的距离是可控制的,则它的特性阻抗也是可以控制的。


2. 带状线是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带线。如果线的厚度和宽度、介质的介电常数以及两层导电平面间的距离是可控制的,那么线的特性阻抗也是可控制的.


3. 单位长度微带线的传输延迟时间,仅仅取决于介电常数,而与线的宽度或间隔无关


4. 微带线速度块,抗干扰能力弱,带状线速度慢些,抗干扰能力强些,因为微带线一面是FR4(或者其他电介质)一面是空气(介电常数低)因此速度很快,利于走对速度要求高的信号(例如差分线,通常为高速信号,同时抗干扰比较强)


5. 带状线两边都有电源或者地层,因此阻抗容易控制,同时屏蔽较好,但是信号速度慢些。


6. 通常同样的介质条件微带线的损耗小(线宽),带状线的损耗大(线细,有过孔)。


7. 当设计一个电路板时,首先要考虑的是需要多少布线层(routing layer)及电源平面(在可接受的成本价格内)。层数之决定在于功能规格、杂讯免疫力、信号分类、需布线之net、trace数目、阻抗之控制、VLSI元件密度、汇流排之布线,等等。适当使用microstrip及stripline方式以在PCB层面压制射频辐射。在PCB内之平面(Ground或VCC)是压制PCB内Common-mode RF之重要方法之一,理由是这平面会降低高频电源分布阻抗(power distribution impedance)。


8. Microstrip:指PCB之外层的trace,经一介电物质邻接一整平面(solid plane). Microstrip方式提供PCB上之RF压制,同时也可容许比sctripline较快之clock及逻辑讯号。此较快之clock及逻辑讯号是因为较小之耦合电容及较低之空载传输延迟。Microstrip的缺点是此PCB外部信号层会辐射RF能量引入环境,对非在此层之上下加入金属屏蔽。


9. Stripline:信号层介于两个solid planes (Voltage或Ground)之间。Stripline有达到较佳RF辐射防制,但只能用在较低之传输速度,因信号层介于两个Solid planes之间,两平面间会有电容性耦合,导致降低高速信号之边缘速率(edge rate), Stripline之电容耦合效应在边缘速率快于1ns之信号较为显著,使用Stripline的主要效应是对内部trace之RF能量之完整屏蔽,因而对射频有较佳之抑制能力。


要注意的是辐射仍然会从其他元件产生,虽然内部之trace可不令其产生辐射,其它之内部边线(bond接线、元件脚、插座、内部连线能及其他类似者)仍会产生问题。随着系统、元件、trace之阻抗,会存在阻抗不匹配(impedande mismatch)之问题,此不匹配之阻抗会使RF能量由内部trace耦合到其他电路或是自由空间(free space)。使元件之接脚电感最小(minimizing lead impedance)可降低辐射现象。


10. 微带线和带状线的阻抗计算:
a.微带线(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)]
其中,W为线宽,T为走线的铜皮厚度,H为走线到参考平面的距离,Er是PCB板材质的介电常数(dielectricconstant)。此公式必须在0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。
b.带状线(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]}
其中,H为两参考平面的距离,并且走线位于两参考平面的中间。此公式必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才能应用。

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