我們在高速PCB設計當中，經常對高速信号線做特征阻抗控制來優化信号品質。那特征阻抗是什麼東西呢？
1.傳輸線原理
介紹特征阻抗之前，我們複習下《信号完整性視訊》介紹的傳輸線基本原理。如下圖左邊是低頻電路采用集總參數的RLGC模型，右邊高頻電路采用分布參數的RLGC模型。
求解傳輸線微積分方程對你們來說都是輕輕松松的事情，這裡同樣不介紹。方程的結果是我們可以得到PCB傳輸線的衰減常數，特征阻抗，相移常數等。具體含義的在《信号完整性視訊》有詳細介紹。我們這裡主要介紹PCB特征阻抗的應用。下面就是求解方程得到的特征阻抗的公式，但用處不大，因為你無法知道機關長度對應的R,L,G,C。
2.特征阻抗不比對的影響
傳輸線的特征阻抗是指高速信号在PCB線上傳輸時，線上上每個點處對應的阻抗。 我們希望傳輸線特征阻抗不要突變，因為突變的的傳輸線會造成信号的反射，進而影響了信号品質。
3.特征阻抗的選值
PCB特征阻抗阻值是由負載端比對電阻ZL決定，具體要看各種接口的規範定義。特征阻抗誤差主要是由PCB闆廠工藝影響，一般能控制在5%-10%。下面是常見的接口PCB阻抗控制。
USB差分線 90Ω
PCIE差分線 100Ω
RF單端傳輸線 50Ω
普通單端傳輸線 50Ω
4.PCB特征阻抗設計
目前PCB生産廠家經常使用polar si9000軟體來計算特征阻抗。下面以單端信号線為例。設定參數有4個：介電常數、媒體厚度、線寬和銅箔厚度。
介電常數Er1：闆材的介電常數，一般FR4闆材4.2-4.5。
媒體厚度H1：闆材或PP的厚度。
線寬W1/W2：PCB布線的線寬。
銅箔厚度：根據實際情況，有0.5/1/2 OZ等。
從上面50Ω單端信号線的例子計算大家應該清楚可以知道，為什麼2層闆的信号線很難做50Ω阻抗比對？
5.特征阻抗OK就OK了嗎？
通過上面的原理介紹和軟體操作，大家基本上能輕輕松松設計出特征阻抗比對的PCB。
但大家回顧下《PCIE 3.0仿真視訊》的例子，評估傳輸鍊路的關鍵名額主要有S11和S21。特征阻抗比對隻保證了S11。而對于長距離，GHZ以上的PCB布線，S21的影響更重要。是以在保證特征阻抗的同時，讓S21也滿足要求，才能說明你的PCB設計是OK的。