受阻抗PCB设计中，哪些信号必须做阻抗匹配？怎么选阻抗值？

Q：在 PCB 设计中，是不是所有信号都需要做阻抗匹配？哪些类型的信号是重点关注对象？
A：并非所有信号都需要严格的阻抗匹配，核心判断标准是信号的边沿速率和传输长度。当信号上升时间≤1ns，或传输长度≥信号波长的 1/10 时，信号线就会呈现明显的传输线特性，此时必须进行阻抗匹配，否则会出现反射、串扰等信号完整性问题。

 

 

 

需要重点做阻抗匹配的信号主要分为五大类：第一类是高速数字信号，比如 USB 3.0/4.0、PCIe、DDR3/DDR4/DDR5 内存总线等，这类信号速率通常超过 1Gbps，对阻抗一致性要求极高；第二类是射频（RF）信号，包括 Wi-Fi、蓝牙、4G/5G 模块的天线馈线，以及射频前端的 PA、LNA 连接线，这类信号对损耗和反射非常敏感；第三类是差分信号对，像以太网、LVDS 低压差分信号、MIPI 接口等，需要保持差分阻抗的严格一致；第四类是高频模拟信号，比如视频信号、高速 ADC/DAC 的输入输出信号，这类信号容易因阻抗不匹配产生失真；第五类是关键控制信号，比如系统时钟、高频模式下的 SPI/I2C 控制线，这些信号的稳定性直接影响整个系统的运行。

 

 

Q：不同类型的信号，阻抗值该如何选择？有没有统一的标准参考？
A：阻抗值的选择主要取决于信号类型和行业规范，没有绝对统一的标准，但有广泛认可的常规范围。单端信号中，高速数字信号和射频信号通常采用 50Ω 阻抗，这是行业默认的标准值，能较好平衡损耗和功率传输效率；视频传输类信号（如 CVBS、YPbPr）则常用 75Ω 阻抗，可减少信号衰减。

 

差分信号的阻抗选择更具针对性：USB 系列差分对常用 90Ω，HDMI 接口为 100Ω，PCIe Gen4 要求 85Ω，以太网差分对标准为 100Ω，LVDS 信号同样采用 100Ω 差分阻抗。这些数值是经过长期实践验证的，能有效抑制串扰、保证信号完整性。

 

需要注意的是，阻抗容差的控制也很关键。普通高速信号的阻抗误差可控制在 ±10% 以内，而高精度射频信号或超高速信号（如 10Gbps 以上）则需要严格控制在 ±5%。设计时必须结合芯片 datasheet 的要求和 PCB 制造商的工艺能力，确定最终的目标阻抗值，不能仅凭经验随意设定。

 

 

Q：实际设计中，如何确保选择的阻抗值能落地实现？
A：要让阻抗设计落地，需要做好三个关键环节。首先，设计前要与 PCB 制造商充分沟通，确认其工艺能力，比如介质厚度、线宽蚀刻精度、铜厚控制范围等，避免设计参数超出生产极限。其次，使用专业的阻抗计算工具，如 Polar SI9000、Altium 阻抗计算器等，输入实际选用的基材介电常数、介质厚度、铜厚等参数，精确计算所需的线宽和线距。

 

    最后，在 Gerber 文件中明确标注阻抗要求和测试条位置，生产时让制造商在 PCB 边缘预留阻抗测试 coupon，量产前通过 TDR（时域反射计）实测验证阻抗值。比如设计 50Ω 微带线时，若实测阻抗偏差超过允许范围，可根据偏差方向调整线宽或介质厚度，确保最终产品的阻抗一致性。