在射频以及高速数字电路设计范畴内，90Ω阻抗匹配属于一种常见然而并非是独一无二的特性阻抗数值。把它主要应用于特定的协议以及接口，目的在于达成信号完整性并且降低反……
在射频以及高速数字电路设计范畴内，90Ω阻抗匹配属于一种常见然而并非是独一无二的特性阻抗数值。把它主要应用于特定的协议以及接口，目的在于达成信号完整性并且降低反射现象。而透彻理解90Ω阻抗匹配的原理与应用的场景，针对硬件工程师以及PCB设计者而言显然相当关键。
什么是90Ω阻抗匹配
阻抗匹配意味着信号传输路径的特性阻抗，要和源端的阻抗以及负载端的阻抗保持一致，其目的在于最大化功率的传输，或者实现最小化信号的反射。90Ω乃是众多标准阻抗值当中的一个，一般是由特定的行业标准，或者芯片制造商予以推荐的。它所描述的是那种像微带线、带状线之类的传输线，在高频信号情形下的一个固有电气上面的特性，并非单纯的一个电阻值。
信号频率升高之际，PCB走线不再单纯是简单导线，而是成了有着分布参数的传输线。其特性阻抗Z0是由走线的几何结构（线宽、介质厚度）以及板材的介电常数所决定的。有一个目标值90Ω，它是通过精确把控这些物理参数而获取到的，其目的在于确保信号在传输进程当中，能量损耗以及畸变达到最小。
为什么需要90Ω阻抗匹配
多个高速串行通信协议，还有接口标准，都清晰明确地规定了90Ω的差分阻抗要求，比如说，在一些DisplayPort之处，以及SATA那里，一部分DDR内存的地址/控制信号线里，90Ω是标准数值，如果不依照这个数值去开展设计，信号会生成严重的反射，致使眼图闭合，造成误码率升高，最终让系统性能降低甚至失效。
从电磁场的视角来看，匹配的目标是清除信号于阻抗不连续之处的反射。就差分对来讲，90Ω一般所指的是差分阻抗。保持这个阻抗意味着要用心去设计差分对的线宽，以及线间距，还有到参考平面的距离，来确保信号在正负两根线上的电流的大小是相等的，并且电流的方向是相反的，进而能够有效地抑制共模噪声。
如何设计90Ω阻抗匹配电路
进行90Ω阻抗匹配得以实现的关键核心之处在于PCB叠层的设计以及布线的规则，首先，要依据PCB板材所具有的介电常数以及计划去运用的层压的结构，借助阻抗计算的工具（像是SI9000）来开展仿真计算，输入目标阻抗的数值、铜的厚度、介质的厚度等参数，该工具就会反向推算出所需要的走线宽度跟间距。
在实际去布局布线之际，务必严格去遵守那计算得出的规则。针对于差分线而言，得保持线对之间的等长以及等距，防止跨越分割平面或者靠近板边。在过孔、连接器那些阻抗不连续的点处，一般需要采用地孔来屏蔽或者优化焊盘设计予以补偿。整个设计过程要在EDA工具当中设置正确的约束规则并且进行后仿验证。
90Ω阻抗匹配有哪些典型应用
除了前面提到的DisplayPort和SATA接口，90Ω差分阻抗在服务范围用于高带宽内存——像HBM相关接口，以及一些用于车载高速视频传输的链路里是较为常见的。在这些应用场景之中，信号传输速率常常能够抵达数Gbps或者是要更高一些，极其微小的阻抗偏差都将会对有着稳定性要求在系统方面造成影响。
存在着另一个重要的应用场景，此场景处于那种需要严格电磁兼容，也就是EMC的设计当中。具备良好的阻抗匹配，能够减少信号的高次谐波辐射，借助以此来帮助产品通过FCC、CE等认证。当工程师在评审方案的时候，会着重检查这些高速通道的阻抗控制报告，以此来确保其符合规范要求的90Ω±10%的容差范围。
最常于实际项目里碰到的，是哪一种有着90Ω阻抗匹配需求的接口？在对阻抗予以控制的进程当中，遭遇的最大挑战是什么？欢迎在评论区中将你的经验以及见解分享出来。要是觉得本文带来了帮助，那就请点赞予以支持。
微信扫一扫 
