阻抗匹配简单介绍

1.    阻抗匹配
具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，阻抗的单位是欧。对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。类似于向墙上扔皮球，要把皮球传过去，但是墙是硬的，会弹回来，如果是扔到窗帘上就不会弹回来，阻抗的意义就是让发射，接收，传输过程中能量都是一致的衰减程度，不会有能力反射，向皮球一样，连续不断地向墙上扔皮球，如果有皮球弹回来，就会和正在扔过去的皮球撞上，这就类似于一个方波信号在取反的时候有毛刺震荡。
 
阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，当它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。阻抗匹配是指在能量传输时，要求输出阻抗，负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等此时的传输不会产生反射，这表明所有能量都被负载吸收了。高速 PCB布线时，为了防止信号的反射，通常要求是线路的阻抗为单端50欧姆，差分100欧。
也就是P0 = Z0 =Z1=50欧。
 
阻抗匹配一般有2种方式，串电阻和并电阻。
 
经常会见到这种结构，输出串一个电阻，输入并一个电阻。因为输出时，经常内部很低，有很强驱动能力，假设是17欧，串个33欧，输出就是50欧，传输线是50欧，接收时，输入引脚通常是内阻很大的，那么并一个49欧，电阻会比2个都小，接近49欧，这样就实现了阻抗匹配。
那么什么时候都要考虑阻抗匹配？
实际上当电缆的长度对于信号的波长来说可以忽略不计时，就勿需阻抗匹配的。
考虑信号频率为1MHz，其波长在空气中为300m，在同轴电缆中约为200m。在通常使用的长度为1m左右的同轴电缆中，是在完全可忽略的范围之内。但千兆以太网1000M，在电路板上波长0.2m。和电路板走线走线已经是一个数量级了，需要考虑了。
2.    单端阻抗和差分阻抗
单端就是一根线，高电平1，电平0。差分线，2根线的电压差正代表1，负代表0，可知，差分线可以降低一半的电压达到同样的0-1幅度，但多了一根线。好处是有外界影响时同时影响2根线，抗干扰能力强。
 
3.    层叠结构
打开AD的层叠结构可以看到阻抗计算。
 
单端阻抗和三个因素相关，一个是铜皮厚度，一般是35um，电路板材介电常数，常用的板子是FR4，4.5左右，层厚，一般10mil-20mil，0.127mm的整数倍。用一个polar Si9000的软件来算，50欧单端要多宽的线。
输入参数。
 
差分同理。
 
先选中差分。再输入参数。
 
由此可见，差分需要控制线宽和中心距。实际用的时候，问清楚厂家的层厚，介电常数，就可以设计了。交付文件时大多会填写工艺说明，里面就有层叠结构，说明层厚，材料，就可以了。