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1、我們常用的PCB介質(zhì)是FR4材料的，相對(duì)空氣的介電常數(shù)是4.2-4.7。這個(gè)介電常數(shù)是會(huì)隨溫度變化的，在0-70度的溫度范圍內(nèi)，其最大變化范圍可以達(dá)到20%。介電常數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致線路延時(shí)10%的變化，溫度越高，延時(shí)越大。介電常數(shù)還會(huì)隨信號(hào)頻率變化，頻率越高介電常數(shù)越小。100M以下可以用4.5計(jì)算板間電容以及延時(shí)。
2、一般的FR4材料的PCB板中內(nèi)層信號(hào)的傳輸速度為180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。表層一般要視情況而定，一般介于140與170之間。
3、實(shí)際的電容可以簡(jiǎn)單等效為L(zhǎng)、R、C串聯(lián)，電容有一個(gè)諧振點(diǎn)，在高頻時(shí)(超過這個(gè)諧振點(diǎn))會(huì)呈現(xiàn)感性，電容的容值和工藝不同則這個(gè)諧振點(diǎn)不同，而且不同廠家生產(chǎn)的也會(huì)有很大差異。這個(gè)諧振點(diǎn)主要取決于等效串聯(lián)電感。現(xiàn)在的比如一個(gè)100nF的貼片電容等效串聯(lián)電感大概在0.5nH左右，ESR(等效串聯(lián)電阻)值為0.1歐，那么在24M左右時(shí)濾波效果最好，對(duì)交流阻抗為0.1歐。而一個(gè)1nF的貼片電容等效電感也為0.5nH(不同容值差異不太大)，ESR為0.01歐，會(huì)在200M左右有最好的濾波效果。為達(dá)好較好的濾波效果，我們使用不同容值的電容搭配組合。但是，由于等效串聯(lián)電感與電容的作用，會(huì)在24M與200M之間有一個(gè)諧振點(diǎn)，在這個(gè)諧振點(diǎn)上有最大阻抗，比單個(gè)電容的阻抗還要大。這是我們不希望得到的結(jié)果。（在24M到200M這一段，小電容呈容性，大電容已經(jīng)呈感性。兩個(gè)電容并聯(lián)已經(jīng)相當(dāng)于LC并聯(lián)。兩個(gè)電容的ESR值之和為這個(gè)LC回路的串阻。LC并聯(lián)的話如果串阻為0，那么在諧振點(diǎn)上會(huì)有一個(gè)無窮大的阻抗，在這個(gè)點(diǎn)上有最差的濾波效果。這個(gè)串阻反倒會(huì)抑制這種并聯(lián)諧振現(xiàn)象，從而降低LC諧振器在諧振點(diǎn)的阻抗）。為減輕這個(gè)影響，可以酌情使用ESR大些的電容。ESR相當(dāng)于諧振網(wǎng)絡(luò)里的串阻，可以降低Q值，從而使頻率特性平坦一些。增大ESR會(huì)使整體阻抗趨于一致。低于24M的頻段和高于200M的頻段上，阻抗會(huì)增加，而在24M與200M頻段內(nèi)，阻抗會(huì)降低。所以也要綜合考慮板子開關(guān)噪聲的頻帶。國(guó)外的一些設(shè)計(jì)有的板子在大小電容并聯(lián)的時(shí)候在小電容(680pF)上串幾歐的電阻，很可能是出于這種考慮。(從上面的參數(shù)看，1nF的電容Q值是100nF電容Q值的10倍。由于手頭沒有來自廠商的具體等效串感和ESR的值，所以上面例子的參數(shù)是根據(jù)以往看到的資料推測(cè)的。但是偏差應(yīng)該不會(huì)太大。以往多處看到的資料都是1nF和100nF的瓷片電容的諧振頻率分別為100M和10M，考慮貼片電容的L要小得多，而又沒有找到可靠的值，為講著方便就按0.5nH計(jì)算。如果大家有具體可靠的值的話，還希望能發(fā)上來^_^)
介電常數(shù)（Dk, ε，Er）決定了電信號(hào)在該介質(zhì)中傳播的速度。電信號(hào)傳播的速度與介電常數(shù)平方根成反比。介電常數(shù)越低，信號(hào)傳送速度越快。我們作個(gè)形象的比喻，就好想你在海灘上跑步，水深淹沒了你的腳踝，水的粘度就是介電常數(shù)，水越粘，代表介電常數(shù)越高，你跑的也越慢。
介電常數(shù)并不是非常容易測(cè)量或定義，它不僅與介質(zhì)的本身特性有關(guān)，還與測(cè)試方法，測(cè)試頻率，測(cè)試前以及測(cè)試中的材料狀態(tài)有關(guān)。介電常數(shù)也會(huì)隨溫度的變化而變化,有些特別的材料在開發(fā)中就考慮到溫度的因素.濕度也是影響介電常數(shù)的一個(gè)重要因素,因?yàn)樗慕殡姵?shù)是70,很少的水分,會(huì)引起顯著的變化.
以下是一些典型材料的介電常數(shù)(在1Mhz下)：
真空 1.0
純PTFE 2.1
GY PTFE 2.2-2.3
GX-PTFE 2.55
氰酸酯/玻璃 3.2
氰酸酯/石英 2.8-3.4
聚酰亞胺－石英 3.5-3.8
聚酰亞胺－玻璃 4.0-4.6
環(huán)氧樹脂－玻璃（FR4） 4.4-5.2
無紡芳香胺(aramid) 3.8-4.1
芳香胺(織布) 3.8-4.1
陶瓷填充聚四氟乙烯 6.0-10.2
Foamclad (Arlon 專利) 1.15-1.3
水 70.0
可以看出，對(duì)于高速、高頻應(yīng)用而言，最理想的材料是由銅箔包裹的空氣介質(zhì)，厚度允差在＋/－0.00001"。作為材料開發(fā)，大家都在朝這個(gè)方向努力,如Arlon 專利開發(fā)的Foamclad非常適合基站天線的應(yīng)用。但不是所有的設(shè)計(jì)都是介電常數(shù)越小越好,它往往根據(jù)一些實(shí)際的設(shè)計(jì)而定,一些要求體積很小的線路,常常需要高介電常數(shù)的材料,如Arlon的AR1000 用在小型化線路設(shè)計(jì).有些設(shè)計(jì)如功放,常用介電常數(shù)2.55(如Arlon Diclad527, AD255等),或者介電常數(shù)3.5(如AD350,25N/FR等).也有采用4.5介電常數(shù)的,(如AD450)主要從FR-4設(shè)計(jì)改為高頻應(yīng)用,而希望沿用以前設(shè)計(jì).
介電常數(shù)除了直接影響信號(hào)的傳輸速度以外,還在很大程度上決定特性阻抗,在不同的部分使得特性阻抗匹配在微波通信里尤為重要.如果出現(xiàn)阻抗不匹配的現(xiàn)象,阻抗不匹配也稱為VSWR (駐波比).
MAX2242:印刷電路板材料應(yīng)選用FR4或G-10。這類材料對(duì)大多數(shù)工作頻率在3GHz以下的低成本無線應(yīng)用都是很好的選擇。MAX2242評(píng)估板使用的是4層FR4，其介電常數(shù)為4.5，絕緣層厚度6 mil、1oz覆銅。
在設(shè)計(jì)像MAX2242這樣在2.45GHz下輸出阻抗只有大約(8 + j5) 的低阻電路時(shí)，0.5nH電感就可以產(chǎn)生8 的感抗，8 的感抗相當(dāng)于介電常數(shù)為4.5、厚度為6mil的FR4印刷電路板上60mil x 10mil的微帶線產(chǎn)生的阻抗。
諧振頻率計(jì)算：f=1/(2*3.14159*SQRT(L*C))
