With the increasing speed of PCB prebacivanje signala, današnji dizajneri PCB -a moraju razumjeti i kontrolirati impedanciju tragova PCB -a. S obzirom na kraće vrijeme prijenosa signala i veće brzine takta modernih digitalnih kola, tragovi PCB -a više nisu jednostavne veze, već prijenosne linije.

Kako kontrolirati impedanciju PCB -a?

U praksi je potrebno kontrolirati impedanciju traga kada digitalna granična brzina prelazi 1ns ili analogna frekvencija prelazi 300Mhz. Jedan od ključnih parametara traga PCB -a je njegova karakteristična impedancija (omjer napona i struje dok val prolazi kroz liniju prijenosa signala). Karakteristična impedancija žice na tiskanoj ploči važan je pokazatelj dizajna ploča, posebno u dizajnu PCB -a visokofrekventnog kruga, mora se uzeti u obzir je li karakteristična impedancija žice u skladu s karakterističnom impedansom koju zahtijeva uređaj ili signal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Kontrola impedanse

Kontrolom EImpance, vodič na ploči će imati sve vrste prijenosa signala, kako bi se poboljšala brzina prijenosa i mora povećati njegovu frekvenciju, ako će sama linija zbog nagrizanja, debljine slaganja, širine žice i drugih različitih faktora uzrokovati promjena vrijednosti impedancije, izobličenje signala. Stoga vrijednost impedanse vodiča na ploči za velike brzine treba kontrolirati u određenom rasponu, poznatom kao „kontrola impedanse“.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Glavni čimbenici koji utječu na impedanciju ožičenja PCB -a su: širina bakrene žice, debljina bakrene žice, dielektrična konstanta medija, debljina medija, debljina podloge, put uzemljene žice, ožičenje oko ožičenja itd. Impedansa PCB -a kreće se od 25 do 120 ohma.

U praksi, prijenosna linija za PCB obično se sastoji od traga, jednog ili više referentnih slojeva i izolacijskih materijala. Tragovi i slojevi tvore upravljačku impedanciju. PCBS će često biti višeslojni, a upravljačka impedancija može se konstruirati na različite načine. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Širina i debljina traga signala

Visina jezgre ili materijala za prethodno punjenje s obje strane traga

Konfiguracija traga i ploče

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB prijenosni vodovi dolaze u dva glavna oblika: Microstrip i Stripline.

Microstrip:

Mikrotrakasta linija je trakasti vodič s referentnom ravninom samo s jedne strane, s vrhom i bočnim stranama izloženim zraku (ili premazanim), iznad površine ploče stalnog izolacijskog kruga Er, s referentnim napajanjem ili uzemljenjem. Kao što je prikazano dolje:

Napomena: U stvarnoj proizvodnji PCB -a, proizvođač ploča obično premazuje površinu PCB -a slojem zelenog ulja, pa se u proračunu stvarne impedanse dolje prikazani model obično koristi za proračun površinskih mikrotrakastih linija:

Stripline:

Linija vrpce je vrpca od žice postavljena između dvije referentne ravnine, kao što je prikazano na donjoj slici. Dielektrične konstante dielektrika predstavljene s H1 i H2 mogu biti različite.

The above two examples are only a typical demonstration of microstrip lines and ribbon lines. There are many kinds of specific microstrip lines and ribbon lines, such as coated microstrip lines, which are related to the specific laminated structure of PCB.

The equations used to calculate the characteristic impedances require complex mathematical calculations, usually using field solving methods, including boundary element analysis, so using the specialized impedance calculation software SI9000, all we need to do is control the parameters of the characteristic impedances:

Dielectric constant Er, wiring width W1, W2 (trapezoid), wiring thickness T and insulation layer thickness H.

W1, W2:

The calculated value must be within the red box. I tako dalje.

SI9000 se koristi za izračunavanje da li su ispunjeni zahtjevi za kontrolu impedanse:

Prvo izračunajte kontrolu impedancije s jednog kraja DDR linije podataka:

TOP sloj: debljina bakra 0.5 oz, širina žice 5MIL, udaljenost 3.8mil od referentne ravnine, dielektrična konstanta 4.2. Odaberite model, zamijenite parametre i odaberite Proračun bez gubitaka, kao što je prikazano na slici:

OBLAGANJE znači premazivanje, a ako nema premaza, napunite 0 u debljini i 1 u dielektriku (dielektrična konstanta) (zrak).

Podloga označava sloj podloge, odnosno dielektrični sloj, općenito koristeći fr-4, debljina izračunata softverom za proračun impedancije, dielektrična konstanta 4.2 (frekvencija manja od 1 GHz).

Click on Weight (oz) to set the thickness of the copper layer, which determines the thickness of the cable.

9. Prepreg/Core koncept izolacionog sloja:

PP (Prepreg) je vrsta dielektričnog materijala, sastavljen od staklenih vlakana i epoksidne smole. Jezgro je zapravo TIP PP materijala, ali njegove dvije strane prekrivene su bakrenom folijom, dok PP nije. Pri izradi višeslojnih ploča jezgra i PP obično se koriste zajedno, a PP se koristi za povezivanje jezgre i jezgre.

10. Pitanja na koja je potrebno obratiti pažnju u dizajnu laminiranja PCB -a

(1) Problem sa stranicama

Dizajn sloja PCB -a trebao bi biti simetričan, odnosno debljina srednjeg sloja i bakrenog sloja svakog sloja trebala bi biti simetrična. Uzmite na primjer šest slojeva, debljina gornjeg-GND i donjeg izvora energije trebala bi biti u skladu s debljinom bakra, a debljina medija GND-L2 i L3-POWER trebala bi biti u skladu s debljinom bakra. Ovo se neće iskriviti pri laminiranju.

(2) Signalni sloj treba biti čvrsto povezan sa susjednom referentnom ravninom (to jest, debljina medija između signalnog sloja i susjednog sloja bakrene prevlake treba biti vrlo mala); Energetski bakreni zavoj i bakreni zavoj od mljevenja trebaju biti čvrsto spojeni.

(3) U slučaju vrlo velike brzine, mogu se dodati dodatni slojevi za izolaciju sloja signala, ali se preporučuje da se ne izolira više slojeva snage, što može uzrokovati nepotrebne smetnje.

(4) Raspodjela tipičnih lameliranih slojeva dizajna prikazana je u sljedećoj tablici:

(5) Opći principi rasporeda slojeva:

Ispod površine komponente (drugi sloj) nalazi se ravnina zemlje koja pruža zaštitni sloj uređaja i referentnu ravninu za ožičenje gornjeg sloja;

Svi signalni slojevi su što je moguće bliže ravni tla.

Izbjegavajte direktno susjedstvo između dva sloja signala što je više moguće;

Glavno napajanje treba biti što je moguće susjednije;

Uzima se u obzir simetrija laminatne strukture.

For the layer layout of the motherboard, it is difficult for the existing motherboard to control the parallel long-distance wiring, and the working frequency of the board level is above 50MHZ

(Za uslove ispod 50 MHz, molimo vas da ga pogledate i opustite na odgovarajući način), predlaže se princip rasporeda:

Površina sastavnog dijela i površina za zavarivanje su potpuna ravnina uzemljenja (štit);

Nema susjednog paralelnog sloja ožičenja;

Svi signalni slojevi su što je moguće bliže ravni tla.

Ključni signal je u blizini formacije i ne prelazi zonu segmentacije.