With the increasing speed of PCB signalskift, er nutidens PCB -designere nødt til at forstå og kontrollere impedansen af ​​PCB -spor. 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.

Sådan kontrolleres PCB -impedans

I praksis er det nødvendigt at kontrollere sporimpedans, når digital marginalhastighed overstiger 1ns eller analog frekvens overstiger 300Mhz. En af nøgleparametrene for et PCB -spor er dets karakteristiske impedans (forholdet mellem spænding og strøm, når bølgen bevæger sig langs signaltransmissionslinjen). Ledningens karakteristiske impedans på printkort er et vigtigt indeks for printkortdesign, især i PCB -design af højfrekvenskredsløb, det skal overvejes, om ledningens karakteristiske impedans er i overensstemmelse med den karakteristiske impedans, der kræves af enhed eller signal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Impedanskontrol

EImpedansstyring, lederen i kredsløbskortet vil have alle former for signaloverførsel for at forbedre transmissionshastigheden og skal øge frekvensen, hvis selve linjen på grund af ætsning, stablingstykkelse, trådbredde og andre forskellige faktorer vil forårsage ændring af impedansværdien, signalforvrængning. Derfor bør lederens impedansværdi på højhastighedskortet styres inden for et bestemt område, kendt som “impedansstyring”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. The main factors affecting the impedance of PCB wiring are: the width of copper wire, the thickness of copper wire, the dielectric constant of medium, the thickness of medium, the thickness of pad, the path of ground wire, the wiring around the wiring, etc. PCB -impedans varierer fra 25 til 120 ohm.

I praksis består en PCB -transmissionslinie normalt af et spor, et eller flere referencelag og isoleringsmaterialer. Spor og lag danner kontrolimpedansen. PCBS vil ofte være flerlags, og kontrolimpedansen kan konstrueres på forskellige måder. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Bredde og tykkelse af signalspor

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

Konfiguration af spor og plade

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB -transmissionslinjer findes i to hovedformer: Microstrip og Stripline.

Microstrip:

En mikrostrimmel er en strimmelleder med et referenceplan på kun den ene side, med toppen og siderne udsat for luft (eller belagt), over overfladen af ​​isoleringskonstanten Er -printkort, med strømforsyningen eller jordforbindelsen som reference. Som vist nedenfor:

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:

En båndlinje er et bånd af tråd placeret mellem to referenceplaner, som vist i figuren herunder. De dielektriske konstanter for dielektriket repræsenteret ved H1 og H2 kan være forskellige.

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. Og så videre.

SI9000 bruges til at beregne, om impedansstyringskravene er opfyldt:

Beregn først single-end impedansstyringen af ​​DDR-datalinjen:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Vælg modellen, erstat i parametrene, og vælg Tab uden beregning, som vist i figuren:

CoaTIng betyder coaTIng, og hvis der ikke er coaTIng, fyldes 0 i tykkelse og 1 i dielectric (dielektrisk konstant) (luft).

Substrat står for substratlag, det vil sige dielektrisk lag, generelt ved hjælp af fr-4, tykkelse beregnet af impedansberegningssoftware, dielektrisk konstant 4.2 (frekvens mindre end 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 for isoleringslag:

PP (Prepreg) er en slags dielektrisk materiale, der består af glasfiber og epoxyharpiks. Core er faktisk en TYPE af PP -medium, men dets to sider er dækket med kobberfolie, mens PP ikke er det. Ved fremstilling af flerlagsplader bruges kerne og PP normalt sammen, og PP bruges til at binde mellem kerne og kerne.

10. Sager, der kræver opmærksomhed i PCB -lamineringsdesign

(1) Warpage -problem

Lagets design af PCB skal være symmetrisk, det vil sige tykkelsen af ​​mellemlag og kobberlag i hvert lag skal være symmetrisk. Tag for eksempel seks lag, tykkelsen af ​​top-GND og bundeffektmedium bør være i overensstemmelse med tykkelsen af ​​kobber, OG GND-L2 og L3-POWER-mediet bør være i overensstemmelse med tykkelsen af ​​kobber. Dette vil ikke fordreje sig ved laminering.

(2) Signallaget skal være tæt forbundet med det tilstødende referenceplan (det vil sige, at medietykkelsen mellem signallaget og det tilstødende kobbercoatinglag skal være meget lille); Kobberdressing og formalet kobberdressing skal være tæt forbundet.

(3) Ved meget høj hastighed kan der tilføjes ekstra lag for at isolere signallaget, men det anbefales ikke at isolere flere effektlag, hvilket kan forårsage unødvendig støjforstyrrelse.

(4) Fordelingen af ​​typiske laminerede designlag er vist i følgende tabel:

(5) Generelle principper for lagarrangement:

Under komponentoverfladen (det andet lag) er jordplanet, som tilvejebringer enhedens afskærmningslag og referenceplanet for det øverste lags ledninger;

Alle signallag støder så vidt muligt op til jordplanet.

Undgå så vidt muligt direkte tilknytning mellem to signallag;

Hovedstrømforsyningen skal være så tilstødende som muligt;

Symmetri med laminatstruktur tages i betragtning.

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

(For betingelser under 50MHZ henvises der til det og slappes af det passende), layoutprincippet foreslås:

Komponentoverflade og svejseoverflade er komplet jordplan (skjold);

Intet tilstødende parallelt ledningslag;

Alle signallag støder så vidt muligt op til jordplanet.

Nøglesignalet støder op til formationen og krydser ikke segmenteringszonen.