With the increasing speed of PCB signal switching, ang mga tiglaraw sa PCB karon kinahanglan nga masabtan ug makontrol ang impedance sa mga pagsubay sa PCB. Corresponding to the shorter signal transmission times and higher clock rates of modern digital circuits, PCB traces are no longer simple connections, but transmission lines.

Giunsa makontrol ang impedance sa PCB

Sa praktis, kinahanglan nga pugngan ang pagsubay sa impedance kung ang digital marginal speed molapas sa 1ns o ang analog frequency nga molapas sa 300Mhz. Usa sa mga punoan nga parameter sa usa ka pagsubay sa PCB mao ang kinaiya nga impedance (ang ratio sa boltahe hangtod karon samtang ang balud nagbiyahe subay sa linya sa signal transmission). Ang kinaiyahan nga impedance sa wire sa print circuit board usa ka hinungdanon nga indeks sa circuit board design, labi na ang disenyo sa PCB nga high frequency circuit, kinahanglan hunahunaon kung ang kinaiya nga impedance sa wire parehas sa kinaiya nga impedance nga gikinahanglan sa aparato o signal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Pagpugong sa imppedance

Ang Pagkontrol sa EImpedance, ang conductor sa circuit board adunay tanan nga mga lahi sa signal transmission, aron mapaayo ang rate sa transmission ug kinahanglan nga dugangan ang frequency niini, kung ang linya mismo tungod sa pag-ukit, pagbutang sa gibag-on, gilapdon sa wire ug uban pang lainlaing mga hinungdan, pagbag-o sa kantidad sa impedance, ang pagtuis sa signal. Busa, ang kantidad nga impedance sa conductor sa high-speed circuit board kinahanglan nga kontrolado sa sulud sa usa ka piho nga sakup, nga nailhan nga “impedance control”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Ang mga punoan nga hinungdan nga nakaapekto sa impedance sa mga kable sa PCB mao ang: ang gilapdon sa wire nga tumbaga, ang gibag-on sa wire nga tumbaga, ang kanunay nga dielectric nga medium, ang gibag-on nga medium, ang gibag-on sa pad, ang agianan sa ground wire, ang mga kable sa palibot sa mga kable , ug uban pa Ang impedance sa PCB gikan sa 25 hangtod 120 ohm.

Sa praktis, ang usa ka linya sa pagbalhin sa PCB sa kasagaran naglangkob sa usa ka pagsubay, usa o daghan pa nga mga sapaw sa reperensiya, ug mga materyal nga pagbulag. Ang mga pagsubay ug sapaw nagporma sa control impedance. Ang PCBS kanunay nga daghang patong, ug ang pagkontrol sa impedance mahimong gitukod sa lainlaing mga paagi. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Ang gilapdon ug gibag-on sa pagsubay sa signal

The height of the core or prefill material on either side of the trace

Ang pag-configure sa pagsubay ug plato

Insulation constants of core and prefilled materials

Ang mga linya sa pagbalhin sa PCB adunay duha ka punoan nga mga porma: Mikrostrip ug Stripline.

Microstrip:

Ang usa ka linya sa microstrip usa ka strip conductor nga adunay usa ka reperensyang eroplano sa usa ra ka kilid, nga ang tumoy ug mga kilid nga nakalantad sa hangin (o adunay sapaw), sa taas nga bahin sa kanunay nga pagkakabulag nga Er circuit board, nga adunay suplay sa kuryente o grounding ingon usa ka pakisayran. Ingon sa gipakita sa ubos:

Note: In actual PCB manufacturing, the board manufacturer usually coats the surface of the PCB with a layer of green oil, so in actual impedance calculation, the model shown below is usually used for surface microstrip line calculation:

Stripline:

Ang usa ka linya sa laso usa ka laso nga wire nga gibutang taliwala sa duha nga mga eroplano nga gihisgutan, ingon gipakita sa numero sa ubus. Ang mga kanunay nga dielectric sa dielectric nga girepresenta sa H1 ug H2 mahimong magkalainlain.

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. Ug sa ingon.

Gigamit ang SI9000 aron makalkula kung nahimu ang mga kinahanglanon sa pagpugong sa impedance:

Kalkulaha una ang kontrol sa us aka us aka impedance sa linya sa datos sa DDR:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Pilia ang modelo, puli sa mga parameter, ug pilia ang Lossless Calculation, ingon gipakita sa numero:

Ang CoaTIng nagpasabut nga coaTIng, ug kung wala’y coaTIng, pun-a ang 0 nga gibag-on ug 1 sa dielectric (dielectric kanunay) (hangin).

Ang substrate nagpasabut sa substrate layer, kana mao ang dielectric layer, sa kinatibuk-an naggamit fr-4, gibag-on ang gibag-on sa software sa pagkalkula sa impedance, kanunay nga dielectric nga 4.2 (frequency nga mas mubu sa 1GHz).

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

9. Ang prepreg / Core nga konsepto sa layer sa pagbulag:

Ang PP (Prepreg) usa ka klase nga materyal nga dielectric, nga gilangkuban sa glass fiber ug epoxy resin. Ang Core usa gyud ka TYPE sa medium nga PP, apan ang duha ka kilid niini natabunan sa tumbaga nga foil, samtang ang PP wala. Kung naghimo og mga multilayer board, ang ubod ug ang PP sagad nga gigamit nga magkauban, ug ang PP gigamit sa pagbugkos tali sa kinauyokan ug kinauyokan.

10. Mga butang nga kinahanglan og atensyon sa laraw sa lamination sa PCB

(1) problema sa Warpage

Ang disenyo sa layer sa PCB kinahanglan nga simetriko, sa ato pa, ang gibag-on sa medium layer ug layer nga tumbaga sa matag layer kinahanglan magkapareho. Sama pananglit sa unom ka mga sapaw, ang gibag-on sa top-GND ug medium nga gahum sa ilawom sa gahum kinahanglan mahiuyon sa gibag-on nga tumbaga, UG ang sa medium nga GND-L2 ug L3-POWER kinahanglan nga mahiuyon sa gibag-on nga tumbaga. Dili kini warp kung naglamin.

(2) Ang layer sa signal kinahanglan nga hugut nga igduyog sa sikbit nga reperensya nga eroplano (kana, ang medium nga gibag-on taliwala sa signal layer ug ang kasikbit nga layer sa layer sa tumbaga kinahanglan nga gamay kaayo); Ang pagsinina sa kusog nga tumbaga ug pagbuut sa tumbaga sa yuta kinahanglan nga hugut nga magkaupod.

(3) Sa kaso nga kusog kaayo, ang dugang nga mga sapaw mahimong idugang aron mahimulag ang layer sa signal, apan girekomenda nga dili ibulag ang daghang mga sapaw sa kuryente, nga mahimong hinungdan sa dili hinungdan nga pagkaguba sa kasaba.

(4) Ang pag-apod-apod sa kasagaran nga mga laminated layer sa disenyo gipakita sa mosunud nga lamesa:

(5) Kinatibuk-ang mga prinsipyo sa paghan-ay sa layer:

Sa ubus sa nawong nga bahin (ang ikaduha nga layer) mao ang yuta nga eroplano, nga naghatag sa layer sa panalipod sa aparato ug ang reperensya nga eroplano alang sa pang-itaas nga mga kable sa layer;

Ang tanan nga mga sapaw sa signal silingan sa yuta nga eroplano kutob sa mahimo.

Paglikay sa direkta nga pagkaput sa taliwala sa duha nga mga sapaw sa signal kutob sa mahimo;

Ang punoan nga suplay sa kuryente kinahanglan nga magkatabi kutob sa mahimo;

Gihatagan hinungdan ang simetrya sa istruktura sa laminate.

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

(Alang sa mga kondisyon sa ubus sa 50MHZ, palihug pagtan-aw niini ug i-relaks kini sa angay nga paagi), gisugyot ang prinsipyo sa layout:

Ang sangkap sa ibabaw ug sa ibabaw nga hinang mao ang kompleto nga eroplano sa yuta (panagang);

Wala’y kasikbit nga susama nga layer sa mga kable;

Ang tanan nga mga sapaw sa signal silingan sa yuta nga eroplano kutob sa mahimo.

Ang susi nga sinyales tapad sa pagporma ug dili molabang sa segmentation zone.