With the increasing speed of PCB newid signal, mae angen i ddylunwyr PCB heddiw ddeall a rheoli rhwystriant olion PCB. Gan gyfateb i’r amseroedd trosglwyddo signal byrrach a chyfraddau cloc uwch cylchedau digidol modern, nid yw olion PCB bellach yn gysylltiadau syml, ond llinellau trosglwyddo.

Sut i reoli rhwystriant PCB

Yn ymarferol, mae angen rheoli rhwystriant olrhain pan fo cyflymder ymylol digidol yn fwy na 1ns neu amledd analog yn fwy na 300Mhz. Un o baramedrau allweddol olrhain PCB yw ei rwystriant nodweddiadol (cymhareb y foltedd i’r cerrynt wrth i’r don deithio ar hyd llinell drosglwyddo’r signal). Mae rhwystriant nodweddiadol gwifren ar fwrdd cylched printiedig yn fynegai pwysig o ddyluniad bwrdd cylched, yn enwedig wrth ddylunio PCB cylched amledd uchel, rhaid ystyried a yw rhwystriant nodweddiadol gwifren yn gyson â’r rhwystriant nodweddiadol sy’n ofynnol gan ddyfais neu signal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Rheoli rhwystriant

Rheoli EImpedance, bydd gan yr arweinydd yn y bwrdd cylched bob math o drosglwyddiad signal, er mwyn gwella’r gyfradd drosglwyddo a rhaid iddo gynyddu ei amlder, os bydd y llinell ei hun oherwydd ysgythriad, trwch pentyrru, lled gwifren a gwahanol ffactorau eraill yn achosi newid gwerth rhwystriant, yr ystumiad signal. Felly, dylid rheoli gwerth rhwystriant y dargludydd ar y bwrdd cylched cyflym o fewn ystod benodol, a elwir yn “rheoli rhwystriant”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Y prif ffactorau sy’n effeithio ar rwystriant gwifrau PCB yw: lled y wifren gopr, trwch y wifren gopr, cysonyn dielectrig y cyfrwng, trwch y cyfrwng, trwch y pad, llwybr y wifren ddaear, y gwifrau o amgylch y gwifrau , ac ati. Mae rhwystriant PCB yn amrywio o 25 i 120 ohm.

Yn ymarferol, mae llinell drosglwyddo PCB fel arfer yn cynnwys olrhain, un neu fwy o haenau cyfeirio, a deunyddiau inswleiddio. Mae olion a haenau’n ffurfio’r rhwystriant rheoli. Yn aml, bydd PCBS yn aml-haenog, a gellir llunio’r rhwystriant rheoli mewn sawl ffordd. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Lled a thrwch olrhain signal

Uchder y deunydd craidd neu rag-lenwi ar bob ochr i’r olrhain

Ffurfweddu olrhain a phlât

Insulation constants of core and prefilled materials

Mae dwy brif ffurf ar linellau trosglwyddo PCB: Microstrip a Stripline.

Microstrip:

Mae llinell microstrip yn ddargludydd stribed gydag awyren gyfeirio ar un ochr yn unig, gyda’r brig a’r ochrau yn agored i aer (neu wedi’u gorchuddio), uwchben wyneb y bwrdd cylched Er cyson inswleiddio, gyda’r cyflenwad pŵer neu’n sylfaen fel cyfeiriad. Fel y dangosir isod:

Nodyn: Mewn gweithgynhyrchu PCB gwirioneddol, mae gwneuthurwr y bwrdd fel arfer yn gorchuddio wyneb y PCB â haen o olew gwyrdd, felly wrth gyfrifo rhwystriant gwirioneddol, defnyddir y model a ddangosir isod fel arfer ar gyfer cyfrifo llinell microstrip arwyneb:

Llinell linell:

Rhuban o wifren yw llinell ruban a osodir rhwng dwy awyren gyfeirio, fel y dangosir yn y ffigur isod. Gall cysonion dielectrig y dielectric a gynrychiolir gan H1 a H2 fod yn wahanol.

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. Ac yn y blaen.

Defnyddir SI9000 i gyfrifo a yw’r gofynion rheoli rhwystriant yn cael eu bodloni:

Yn gyntaf, cyfrifwch reolaeth rhwystriant un llinell llinell ddata DDR:

Haen TOP: Trwch copr 0.5oz, lled gwifren 5MIL, pellter 3.8mil o’r awyren gyfeirio, cyson dielectrig 4.2. Dewiswch y model, amnewidiwch yn y paramedrau, a dewiswch Gyfrifo Colled, fel y dangosir yn y ffigur:

Mae CoaTIng yn golygu coaTIng, ac os nad oes coaTIng, llenwch 0 mewn trwch ac 1 mewn dielectric (cyson dielectrig) (aer).

Mae swbstrad yn sefyll am haen swbstrad, hynny yw, haen dielectrig, gan ddefnyddio fr-4 yn gyffredinol, trwch wedi’i gyfrifo gan feddalwedd cyfrifo rhwystriant, cyson dielectrig 4.2 (amledd llai nag 1GHz).

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

9. Cysyniad Prepreg / Craidd haen inswleiddio:

Mae PP (Prepreg) yn fath o ddeunydd dielectrig, sy’n cynnwys ffibr gwydr a resin epocsi. MATH o gyfrwng PP yw craidd mewn gwirionedd, ond mae ei ddwy ochr wedi’i orchuddio â ffoil copr, tra nad yw PP. Wrth wneud byrddau amlhaenog, defnyddir craidd a PP gyda’i gilydd fel arfer, a defnyddir PP i fondio rhwng craidd a chraidd.

10. Materion sydd angen sylw wrth ddylunio lamineiddio PCB

(1) Problem warpage

Dylai dyluniad haen PCB fod yn gymesur, hynny yw, dylai trwch haen ganolig a haen gopr pob haen fod yn gymesur. Cymerwch chwe haen er enghraifft, dylai trwch y cyfrwng uchaf-GND a phŵer gwaelod fod yn gyson â thrwch copr, A dylai trwch cyfrwng GND-L2 a L3-POWER fod yn gyson â thrwch copr. Ni fydd hyn yn ystof wrth lamineiddio.

(2) Dylai’r haen signal gael ei gyplysu’n dynn â’r awyren gyfeirio gyfagos (hynny yw, dylai’r trwch canolig rhwng yr haen signal a’r haen cotio copr gyfagos fod yn fach iawn); Dylid gwisgo dresin copr pŵer a gwisgo copr daear yn dynn.

(3) Yn achos cyflymder uchel iawn, gellir ychwanegu haenau ychwanegol i ynysu’r haen signal, ond argymhellir peidio ag ynysu haenau pŵer lluosog, a allai achosi ymyrraeth sŵn diangen.

(4) Dangosir dosbarthiad haenau dylunio wedi’u lamineiddio nodweddiadol yn y tabl canlynol:

(5) Egwyddorion cyffredinol trefniant haen:

O dan wyneb y gydran (yr ail haen) mae’r awyren ddaear, sy’n darparu haen cysgodi’r ddyfais a’r awyren gyfeirio ar gyfer gwifrau’r haen uchaf;

Mae’r holl haenau signal yn gyfagos i’r awyren ddaear cyn belled ag y bo modd.

Osgoi agosrwydd uniongyrchol rhwng dwy haen signal cyn belled ag y bo modd;

Dylai’r prif gyflenwad pŵer fod mor gyfagos â phosibl;

Mae cymesuredd strwythur lamineiddio yn cael ei ystyried.

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

(Ar gyfer amodau o dan 50MHZ, cyfeiriwch ato a’i ymlacio’n briodol), awgrymir yr egwyddor cynllun:

Mae arwyneb cydran ac arwyneb weldio yn awyren ddaear gyflawn (tarian);

Dim haen weirio gyfochrog gyfagos;

Mae’r holl haenau signal yn gyfagos i’r awyren ddaear cyn belled ag y bo modd.

Mae’r signal allweddol yn gyfagos i’r ffurfiad ac nid yw’n croesi’r parth segmentu.