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	应用说明 125 计算 FR4 上的差分和共面阻抗

FR4 的复合结构将如何影响预期的阻抗 FR4 是一种复合材质，在大多数情况下，其绝缘常数通常为 Er 4.2，但是对于边缘结合的差分式和共面结构的研究表明，您最好还是将材质的复合结构因素考虑在内。 FR4 的两种主要成份是 Er 接近 6 的强化玻璃，以及绝缘常数约为 3 的树脂。通常制造商对于复合 C 级材质所引用的绝缘常数是 4.2。
	左图显示了边缘结合的表面微波传输带结构中的电场分布。较窄的曲线分布表明差分对布放位置很近的结构中的场，较宽的曲线则表明场随迹线 (S) 间隔增加的分布情况。实际的结构显示在下面，为了便于查看场的分布，该图旋转了 90 度：查看红色的迹线，这表明两条在接地层上没有场强的迹线之间存在较强的电场。接下来查看黄色的迹线，这表示差分对之间具有较大的间距，而到接地层的电场逐渐减弱。切记 FR4 线路板是由多层内核和预填材质构成的。如果玻璃层接近于表面，而迹线之间的距离较近（图中的红线）。则电场将所遇到的 Er 要更加接近于玻璃。在内部板层上，两条迹线之间的间隙将使用树脂填充，因此将生产一个较低的有效绝缘常数。变化量取决于线路板的结构和您的特定 PCB 车间及其生产流程。要获取最大的产出，您需要和 PCB 制造商紧密合作并考虑到各种因素。因为其复合特性的 PCB 叠层板没有显示理想的理论特性。
右侧曲线取自于用于验证 Polar 场求解 CITS25 阻抗计算器的实际数据。错误的整体分布与正常的曲线相拟合，但是 3 个峰值点的分析却指出了上述材质属性中的错误。基于 3 个独立 PCB 供货商的 1200 件样本的数据比照可追踪的空气管路验证的阻抗
传播电压的因素。传播时间是否是一个关键的记录。 Vp = c / Er 的平方根有效 Er 的变动将改变传播速度，对于关键的设计方案，需要将阻抗和它一起纳入到考虑范围之中。
总之，您需要考虑底板的非理想电子属性，尤其是在设计边缘结合的差分结构和共面设计方案的时候。这将有助于您和 PCB 设计厂商以及线路板的制造商保持良好的工作关系，进而获取最大的产出。
来源：Calculation of the Differential Impedance of Tracks on FR4 Substrates Dr J. Alan Staniforth, Gary Rich, Chris Gregg


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