With the increasing speed of PCB signalŝaltilo, hodiaŭaj PCB-projektantoj bezonas kompreni kaj kontroli la impedancon de PCB-spuroj. 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.

Kiel kontroli PCB-impedancon

Praktike necesas kontroli spuran impedancon kiam cifereca marĝena rapido superas 1ns aŭ analoga ofteco superas 300Mhz. Unu el la ŝlosilaj parametroj de PCB-spuro estas ĝia karakteriza impedanco (la rilatumo de tensio al kurento dum la ondo vojaĝas laŭ la signala transmisilinio). La karakteriza impedanco de drato sur presita cirkvita tabulo estas grava indekso de cirkvitplata projektado, precipe en PCB-projektado de altfrekvenca cirkvito, oni devas konsideri ĉu la karakteriza impedanco de drato kongruas kun la karakteriza impedanco postulita de aparato aŭ signalo. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Kontrolo de impedanco

Kontrolado de Malfacileco, la konduktilo en la cirkvita plato havos ĉiajn signalajn transdonojn, por plibonigi la transdonan rapidon kaj devas pliigi sian oftecon, se la linio mem pro akvaforto, staka dikeco, drata larĝo kaj aliaj malsamaj faktoroj, kaŭzos impedanca valora ŝanĝo, la signala distordo. Tial, la impedanca valoro de la konduktilo sur la altrapida cirkvita tabulo devas esti kontrolita ene de certa gamo, konata kiel “impedanca kontrolo”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. La ĉefaj faktoroj influantaj la impedancon de PCB-drataro estas: la larĝo de kupra drato, la dikeco de kupra drato, la dielektrika konstanto de mediumo, la dikeco de mediumo, la dikeco de pad, la vojo de tera drato, la drataro ĉirkaŭ la drataro. , ktp. PCB-impedanco varias de 25 ĝis 120 omo.

En praktiko, PCB-transmisilinio kutime konsistas el spuro, unu aŭ pluraj referencaj tavoloj, kaj izolaj materialoj. Spuroj kaj tavoloj formas la kontrolan impedancon. PCBS ofte estos plurtavola, kaj la kontrola impedanco povas esti konstruita diversmaniere. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Larĝo kaj dikeco de signala spuro

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

Agordo de spuro kaj plato

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB-transmisilinioj venas en du ĉefaj formoj: Microstrip kaj Stripline.

Microstrip:

Mikrostria linio estas striokonduktilo kun referenca ebeno nur sur unu flanko, kun la supro kaj flankoj eksponitaj al aero (aŭ tegitaj), super la surfaco de la izola konstanta Er-cirkvita plato, kun la elektroprovizo aŭ terkonekto kiel referenco. Kiel montrite sube:

Noto: En la reala fabrikado de PCB, la tabula fabrikanto kutime tegas la surfacon de la PCB kun tavolo de verda oleo, do en efektiva impedanca kalkulo, la modelo montrita sube estas kutime uzata por surfaca mikrostria linia kalkulo:

Stripline:

Rubanda linio estas rubanda drato metita inter du referencaj ebenoj, kiel montrite en la suba figuro. La dielektrikaj konstantoj de la dielektriko reprezentitaj per H1 kaj H2 povas esti malsamaj.

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. Kaj tiel plu.

SI9000 kutimas kalkuli ĉu la impedancaj kontrolpostuloj estas plenumitaj:

Unue kalkulu la unu-finan impedancan kontrolon de DDR-datuma linio:

SUPRA tavolo: 0.5 oz kupra dikeco, 5MIL-drata larĝo, 3.8mil-distanco de la referenca ebeno, dielektrika konstanto 4.2. Elektu la modelon, anstataŭigu la parametrojn kaj elektu Senperdan Kalkulon, kiel montrite en la figuro:

CoaTIng signifas kunportadon, kaj se ne ekzistas kunportado, plenigu 0 en dikeco kaj 1 en dielektriko (dielektrika konstanto) (aero).

Substrato signifas substratan tavolon, do dielektrikan tavolon, ĝenerale uzantan fr-4, dikecon kalkulitan per impedanca kalkulprogramo, dielektrikan konstanton 4.2 (ofteco malpli ol 1GHz).

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

9. Prepreg / Kerna koncepto de izola tavolo:

PP (Prepreg) estas speco de dielektrika materialo, kunmetita el vitrofibro kaj epoksia rezino. Kerno fakte estas TIPO de PP-mediumo, sed ĝiaj du flankoj estas kovritaj per kupra folio, dum PP ne. Dum farado de plurtavolaj tabuloj, kerno kaj PP estas kutime uzataj kune, kaj PP kutimas ligi inter kerno kaj kerno.

10. Aferoj bezonantaj atenton en PCB-lameniga projektado

(1) Warpage-problemo

La tavolo-desegno de PCB devas esti simetria, tio estas, la dikeco de meza tavolo kaj kupra tavolo de ĉiu tavolo devas esti simetria. Prenu ses tavolojn ekzemple, la dikeco de supro-GND kaj funda potenco devas esti kongrua kun la dikeco de kupro, KAJ tiu de GND-L2 kaj L3-POWER-rimedo devas kongrui kun la dikeco de kupro. Ĉi tio ne misprezentos dum laminado.

(2) La signala tavolo devas esti strikte kunigita kun la apuda referenca ebeno (tio estas, la meza dikeco inter la signala tavolo kaj la apuda kupro-tega tavolo devas esti tre malgranda); Potenca kupra pansaĵo kaj grunda kupra pansaĵo devas esti strikte kunigitaj.

(3) Kaze de tre alta rapido, aldoneblas kromaj tavoloj por izoli la signalan tavolon, sed oni rekomendas ne izoli plurajn potencajn tavolojn, kiuj povas kaŭzi nenecesan bruan interferon.

(4) La distribuado de tipaj lamenaj desegnaj tavoloj estas montrita en la sekva tabelo:

(5) Ĝeneralaj principoj de tavolaranĝo:

Sub la komponanta surfaco (la dua tavolo) estas la tera ebeno, kiu provizas la aparatan ŝirman tavolon kaj la referencan ebenon por la supra tavolo de drataro;

Ĉiuj signalaj tavoloj estas laŭeble apudaj al la tera ebeno.

Evitu rektan apudecon inter du signalaj tavoloj laŭeble;

La ĉefa elektroprovizo estu kiel eble plej apuda;

Simetrio de lamenara strukturo estas konsiderata.

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

(Por kondiĉoj sub 50MHZ, bonvolu raporti al ĝi kaj malstreĉi ĝin taŭge), la enpaĝiga principo estas sugestita:

Komponanta surfaco kaj velda surfaco estas kompleta tera ebeno (ŝildo);

Neniu apuda paralela kabliga tavolo;

Ĉiuj signalaj tavoloj estas laŭeble apudaj al la tera ebeno.

La ŝlosila signalo estas najbara al la formacio kaj ne transiras la segmentigan zonon.