【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-17，（知识点：PCB布线，传输线阻抗影响因素）
目录
1、题目
2、解答
3、相关知识点
一、PCB 布线阻抗的定义
二、影响 PCB 布线阻抗的因素
物理结构参数
材料特性
环境因素
题目汇总版：
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【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-17，（知识点：PCB布线，传输线阻抗影响因素）
这是一道大疆笔试题
1、题目
2、解答
本题主要考查影响 PCB 布线阻抗的因素相关知识。我们需要对每个选项进行分析，判断其是否是影响 PCB 布线阻抗的主要因素。
选项 A
温度会影响导体的电阻率。根据金属导体的电阻温度系数，温度升高时，导体内部的自由电子运动受到的阻碍增大，电阻率会增大，从而导致 PCB 布线的阻抗发生变化。所以温度是影响 PCB 布线阻抗的因素之一，A 正确。
选项 B
基材的介电常数主要影响的是 PCB 布线的电容特性，例如传输线的特征阻抗中的电容部分与介电常数有关。在计算传输线的特性阻抗时，介电常数是一个重要参数，它会影响信号在传输线上的传播速度和反射等特性，进而间接影响阻抗。所以基材的介电常数是影响 PCB 布线阻抗的因素之一，B 正确。
选项 C
介质厚度会影响传输线的特征阻抗。在微带线或带状线的特征阻抗计算公式中，介质厚度是一个关键参数。介质厚度的变化会改变电场的分布，从而影响传输线的电容和电感，最终导致特征阻抗的变化。所以介质厚度是影响 PCB 布线阻抗的因素之一，C 正确。
选项 D
线宽会影响 PCB 布线的电阻和传输线的特征阻抗。从电阻的角度来看，线宽越宽，导体的横截面积越大，电阻越小；从传输线特征阻抗的角度来看，线宽的变化会影响传输线的电感和电容，从而改变特征阻抗。所以线宽是影响 PCB 布线阻抗的因素之一，D 正确。
选项 E
铜厚会影响 PCB 布线的电阻。铜厚越大，导体的横截面积越大，电阻越小。同时，在传输线模型中，铜厚也会对电感等参数产生影响，进而影响特征阻抗。所以铜厚是影响 PCB 布线阻抗的因素之一，E 正确。
选项 F
走线长度会影响 PCB 布线的电阻。根据电阻的计算公式\(R = \rho\frac{l}{S}\)（其中R为电阻，\(\rho\)为电阻率，l为长度，S为横截面积），走线长度越长，电阻越大。所以走线长度是影响 PCB 布线阻抗的因素之一，F 正确。
综上，答案是ABCDEF。
3、相关知识点
一、PCB 布线阻抗的定义
在 PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）布线中，阻抗是指电流在导线中流动时所遇到的阻力，它包括电阻、电感和电容等效应的综合体现。对于高频信号传输，PCB 布线的阻抗主要表现为传输线的特征阻抗，它是衡量传输线对信号传输影响的重要参数。特征阻抗是指在传输线的输入端看进去的阻抗，当信号在传输线上传输时，如果传输线的特征阻抗与负载阻抗匹配，信号就能无反射地传输，否则会产生信号反射，影响信号的完整性。
二、影响 PCB 布线阻抗的因素
物理结构参数
- 线宽：
- 介质厚度：指传输线与参考平面之间的电介质层厚度。厚度增加时，电场分布会改变，导致单位长度的电容减小，同时单位长度的电感增大，最终使特征阻抗增大。例如在微带线中，介质厚度是影响特征阻抗的关键因素之一。
- 走线长度：对于低频信号，走线长度对阻抗影响较小，但在高频情况下，走线长度会影响信号的传输延迟和相位变化， 当走线长度与信号波长可比拟时，会产生分布参数效应，导致阻抗发生变化。并且，走线越长，电阻也会相应增大，对信号的衰减也更明显。
- 线间距：如果是多根传输线并行，线间距会影响线间的互感和互容。线间距越小，互感和互容越大，这会改变传输线的等效电感和电容，进而影响阻抗。比如在高速差分信号传输中，精确控制差分线对的间距以保证良好的阻抗匹配十分重要。
材料特性
- 导体材料：不同导体材料具有不同的电阻率， 常见的 PCB 走线导体材料是铜，银的电阻率比铜更低。电阻率会影响传输线的电阻分量，在相同的线宽、长度条件下，导体材料电阻率越低，传输线的电阻越小，对传输线阻抗中的电阻部分影响越小。
- 介质材料的介电常数：介电常数是衡量电介质储存电场能量的能力大小的物理量。介质材料的介电常数越大，传输线单位长度的电容就越大。依据特征阻抗公式，电容增大则特征阻抗减小。比如，常见的 FR - 4 板材介电常数在 4 - 5 左右，而一些高频板材介电常数相对较低，用于对阻抗控制要求严格的高频电路中。
环境因素
- 温度：温度会影响导体材料的电阻率， 一般来说，对于金属导体，温度升高，电阻率增大，从而使传输线的电阻增大，影响传输线的阻抗。此外，温度还会对介质材料的介电常数产生一定影响，进而间接影响传输线的电容和阻抗。
- 湿度：当环境湿度变化时，可能会使介质材料吸收水分，改变其介电性能，导致介电常数发生变化，最终影响传输线的电容和阻抗 。不过，这种影响相对温度来说，在一般情况下并不十分显著，但在一些对环境要求苛刻的特殊应用中，也需要加以考虑。
此外，制造工艺偏差，如 PCB 制造过程中铜箔厚度的不均匀、介质层厚度的误差等，也会导致传输线实际阻抗与设计值出现偏差，影响信号的传输质量。
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