Controlul impedanței PCB

CaPCB vitezele de comutare a semnalului continuă să crească, designerii de PCB de astăzi trebuie să înțeleagă și să controleze impedanța urmelor PCB. Cu timpii de semnalizare mai scurti și ratele de ceas mai mari ale circuitelor digitale moderne, urmele PCB nu mai sunt simple conexiuni, ci mai degrabă linii de transmisie.

În practică, este necesar să se controleze impedanța de urmărire la viteze marginale digitale mai mari de 1ns sau frecvențe analogice peste 300Mhz. Unul dintre parametrii cheie ai urmelor PCB este impedanța lor caracteristică (adică raportul dintre tensiune și curentul unei unde pe măsură ce se deplasează de-a lungul liniei de transmisie a semnalului). Impedanța caracteristică a conductorului plăcii de circuit imprimat este un indicator important al designului plăcii de circuite, în special înDesign PCBa circuitelor de înaltă frecvență, trebuie avut în vedere că impedanța caracteristică a conductorului și dispozitivul sau semnalul cerut de impedanța caracteristică a acestuia, fie că se potrivesc sau nu. Aceasta implică două concepte: controlul impedanței și potrivirea impedanței, acest articol se concentrează pe controlul impedanței și problemele de proiectare a stivuirii.

Controlul impedanței, conductorul din placa de circuit va avea o varietate de transmisie a semnalului, pentru a-și îmbunătăți rata de transmisie și trebuie să-și îmbunătățească frecvența, linia în sine, dacă datorită gravării, grosimea stratului laminat, lățimea conductorului și alți factori diferiți, vor avea ca rezultat o impedanță demnă de schimbare, astfel încât semnalul său distorsionat. Prin urmare, conductorul din placa de circuit de mare viteză, valoarea impedanței sale ar trebui să fie controlată într-un anumit interval, numit "controlul impedanței".

Impedanța unei urme PCB va fi determinată de inductanța, rezistența și conductivitate inductivă și capacitivă. Factorii care afectează impedanța urmelor PCB sunt: ​​lățimea firului de cupru, grosimea firului de cupru, constanta dielectrică a dielectricului, grosimea dielectricului, grosimea plăcuțelor, calea firului de masă, urme în jurul urmei etc. Impedanța PCB variază de la 25 la 120 ohmi.

În practică, este necesar să se controleze impedanța de urmărire la viteze marginale digitale mai mari de 1ns sau frecvențe analogice peste 300Mhz. Unul dintre parametrii cheie ai urmelor PCB este impedanța lor caracteristică (adică raportul dintre tensiune și curentul unei unde pe măsură ce se deplasează de-a lungul liniei de transmisie a semnalului). Impedanța caracteristică a conductorului plăcii de circuit imprimat este un indicator important al designului plăcii de circuite, în special în proiectarea PCB a circuitelor de înaltă frecvență, trebuie luat în considerare că impedanța caracteristică a conductorului și dispozitivul sau semnalul cerut de impedanța caracteristică de aceeași, dacă să se potrivească sau nu. Aceasta implică două concepte: controlul impedanței și potrivirea impedanței, acest articol se concentrează pe controlul impedanței și problemele de proiectare a stivuirii.

Controlul impedanței, conductorul din placa de circuit va avea o varietate de transmisie a semnalului, pentru a-și îmbunătăți rata de transmisie și trebuie să-și îmbunătățească frecvența, linia în sine, dacă datorită gravării, grosimea stratului laminat, lățimea conductorului și alți factori diferiți, vor avea ca rezultat o impedanță demnă de schimbare, astfel încât semnalul său distorsionat. Prin urmare, conductorul din placa de circuit de mare viteză, valoarea impedanței sale ar trebui să fie controlată într-un anumit interval, numit "controlul impedanței".

Impedanța unei urme PCB va fi determinată de inductanța, rezistența și conductivitate inductivă și capacitivă. Factorii care afectează impedanța urmelor PCB sunt: ​​lățimea firului de cupru, grosimea firului de cupru, constanta dielectrică a dielectricului, grosimea dielectricului, grosimea plăcuțelor, calea firului de masă, urme în jurul urmei etc. Impedanța PCB variază de la 25 la 120 ohmi. În practică, o linie de transmisie PCB constă de obicei dintr-o urmă de sârmă, unul sau mai multe straturi de referință și material izolator. Urma și straturile formează impedanța de control. PCB-urile vor fi adesea multistratificate, iar impedanța de control poate fi construită într-o varietate de moduri. Cu toate acestea, indiferent de metoda utilizată, valoarea impedanței va fi determinată de structura sa fizică și de proprietățile electronice ale materialului izolator:

       Lățimea și grosimea traseului semnalului;

       Înălțimea miezului sau a materialului pre-umplut de fiecare parte a urmei;

       Configurația urmelor și a straturilor de placă;

       Constantele izolante ale miezului și ale materialului pre-umplut.

       Există două forme principale de linii de transmisie PCB: Microstrip și Stripline.

       Microbandă:

       Microstrip este un fir de tip panglică, adică o linie de transmisie cu un plan de referință doar pe o singură parte, cu partea superioară și laturile expuse la aer (sau acoperite), deasupra suprafeței plăcii izolatoare Er constant, în raport cu planul de putere sau de masă.

       Notă: De faptFabricarea PCB-urilor, producătorul plăcii acoperă de obicei suprafața PCB-ului cu un strat de ulei verde, așa că în calculele reale de impedanță, modelul prezentat mai jos este de obicei folosit pentru liniile de microbande de suprafață:

       Stripline:

       O bandă este o bandă de sârmă plasată între două plane de referință, așa cum se arată în figura de mai jos, iar constantele dielectrice ale dielectricilor reprezentați de H1 și H2 pot fi diferite.

       Cele două exemple de mai sus sunt doar o demonstrație tipică a liniilor de microbenzi și linii de bandă, există multe tipuri diferite de linii de microbenzi și linii de bandă specifice, cum ar fi liniile de microbande laminate etc., toate acestea fiind legate de structura de stivuire a PCB-ului specific.

       Ecuațiile utilizate pentru a calcula impedanța caracteristică necesită calcule matematice complexe, folosind adesea metode de rezolvare a câmpului, inclusiv analiza elementului de limită, astfel încât folosind software-ul specializat de calcul al impedanței SI9000, tot ce trebuie să facem este să controlăm parametrii impedanței caracteristice:

       Constanta dielectrică a stratului de izolație Er, lățimea aliniamentului W1, W2 (trapezoidal), grosimea aliniamentului T și grosimea stratului de izolație H.