重要要點

l為什么阻抗設(shè)計對PCBA布局很重要？

l什么是PCBA最大功率傳輸？

l如何并聯(lián)使用阻抗以實現(xiàn)最大功率傳輸。

我聽說所有問題都是可以解決的，并且我同意，只要您具備必要的知識，充足的時間和正確的工具即可。缺少這些都會導(dǎo)致脫軌或延遲到達(dá)終點線。但是，可以肯定地說，沒有足夠的工具是最麻煩的。對于許多被迫在今年沒有貿(mào)易所需工具的情況下，這一事實是顯而易見的，因為我們都努力在生產(chǎn)率和安全性之間尋求平衡。但是對于我們中的某些人而言，真正必不可少的工具已經(jīng)變得更加清晰。

PCBA的設(shè)計師和工程師很幸運，可以使用這些工具來創(chuàng)建出色的電路板。所需要的是一臺計算機，一部手機，以及最后但并非最不重要的咖啡。這三個基本的C是行業(yè)必不可少的工具。其中最關(guān)鍵的是計算機，或更準(zhǔn)確地說是您使用的電路設(shè)計軟件。正如這些簡單或通用的設(shè)備使您能夠設(shè)計電路板一樣，通用的組件也可以確定電路板的運行狀況。讓我們看一下用來并聯(lián)形成阻抗的組件如何影響PCBA上的功率傳輸。

為什么阻抗設(shè)計對電路板布局很重要？

回顧電路分析理論，可以在兩個領(lǐng)域中開發(fā)電路布局。那就是時域和頻域。在時域中，分析必須將微分和積分計算用于常見的組件屬性，例如電阻，電容和電感。在頻域中，這些分量的特性可以表示為相量或基于頻率的矢量，這些矢量的幅值和相移會偏離某個參考角或基本角，可以使用基本算術(shù)運算對其進(jìn)行評估。下表說明了這些關(guān)系。

?

如上表第三欄中所示，電阻器，電感器和電容器的電壓都可以通過簡單地將組件電流乘以分別包含電阻，電感或電容的參數(shù)來確定。此參數(shù)是組件的阻抗，可以是下面的極性或相量形式。

對于電路板布局，最常見的是關(guān)注走線，層或連接的阻抗。這些中的任何一個都可以表示為電阻和電抗的矢量和。后者由電容和電感組成，如：

?

注意組件阻抗之間的角度關(guān)系表示一個直角三角形，允許我們使用畢達(dá)哥拉斯定理并為任何阻抗獲得通用相量形式，如下所示：

?

這是用于確定阻抗的簡單封閉式方程式。阻抗對于電路板布局的重要性在于，它可以用來控制PCBA布局的電壓和電流，如下式所示：

V = I·Z

這對于最小化PCBA功耗非常重要。

最小化PCBA上的功率損耗

設(shè)計電路板時最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一是最大化信號完整性，這是決定電路板操作質(zhì)量的基本決定因素。如果組件，設(shè)備和模塊無法準(zhǔn)確識別信號，則您的主板將無法正確執(zhí)行其指定功能。盡管頻率（速度）確實很重要，特別是對于帶寬受限的高頻信號傳輸，但信號強度或功率可能更重要。設(shè)計電路板布局以最大程度地降低功率損耗是主要考慮因素。

PCBA布局的任何信號路徑之間或之間可能會發(fā)生功率損耗。最小化與這些損耗相關(guān)的不良影響（例如錯誤行為和功能喪失）的最佳方法是使沿著電路走線和傳輸路徑的功率傳輸最大化。最大功率傳輸適用于所有類型的板信號傳輸，并且通常取決于源與目標(biāo)（負(fù)載），電路或路徑（傳輸線）和目標(biāo)電路之間的阻抗匹配。

通過將源表示為等效的戴維寧串聯(lián)電路或諾頓并聯(lián)電路，可以輕松確定阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，在這種情況下，無功效應(yīng)已被設(shè)計抵消。簡化結(jié)果如下所示：

通過以上電路配置和負(fù)載要求，您的電路板傳輸線可以設(shè)計為最大功率傳輸?，F(xiàn)在，讓我們看一下如何使用設(shè)計工具來最大化并行傳輸阻抗的功率。

通過并聯(lián)阻抗最大化功率

布線電路板時的一種常見情況是，需要在長度不相等的源和目標(biāo)之間運行并行信號走線，這可能是由于需要繞組件或其他電路板元件布線所致。為了在這些情況下最大化功率傳輸和信號完整性，有必要施加彎曲，這是較短路徑的延伸，以使傳輸線具有相似的阻抗，如下圖所示。

精確匹配走線阻抗要求您的PCB設(shè)計套件不僅包括匹配走線長度的自動布線功能，還包括分析走線阻抗值的能力。