With the increasing speed of PCB signaali vahetamiseks, peavad tänapäeva PCB disainerid mõistma ja kontrollima PCB jälgede takistust. 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.

PCB impedantsi kontrollimine

Praktikas on vaja jälgida jälje impedantsi, kui digitaalne piirkiirus ületab 1ns või analoogsagedus üle 300 MHz. PCB jälje üks peamisi parameetreid on selle iseloomulik takistus (pinge ja voolu suhe, kui laine liigub mööda signaali edastusliini). Traadi iseloomulik takistus trükkplaadil on trükkplaadi disaini oluline indeks, eriti kõrgsagedusliku vooluahela trükkplaatide projekteerimisel, tuleb kaaluda, kas traadi iseloomulik takistus on kooskõlas seadme või signaali poolt nõutava iseloomuliku takistusega. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Takistuse kontroll

Tugevuse juhtimine, trükkplaadi juht saab edastuskiiruse parandamiseks igasugust signaali edastamist ja peab selle sagedust suurendama, kui joon ise söövitamise, virnastamise paksuse, traadi laiuse ja muude tegurite tõttu põhjustab impedantsi väärtuse muutus, signaali moonutamine. Seetõttu tuleks kiire trükkplaadi juhi impedantsi väärtust reguleerida teatud vahemikus, mida nimetatakse „impedantsi juhtimiseks“.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Peamised PCB juhtmestiku impedantsi mõjutavad tegurid on: vasktraadi laius, vasktraadi paksus, keskmise dielektriline konstant, söötme paksus, padja paksus, maandusjuhtme tee, juhtmestik , jne. PCB takistus on vahemikus 25 kuni 120 oomi.

Praktikas koosneb PCB ülekandeliin tavaliselt jäljest, ühest või mitmest võrdluskihist ja isolatsioonimaterjalidest. Jäljed ja kihid moodustavad kontrollimpedantsi. PCBS on sageli mitmekihiline ja kontrollimpedantsi saab konstrueerida mitmel viisil. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Signaali jälje laius ja paksus

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

Jälje ja plaadi konfiguratsioon

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB ülekandeliinidel on kaks peamist vormi: Microstrip ja Stripline.

Microstrip:

Mikrolibri joon on ribajuht, mille võrdlustasand on ainult ühel küljel ja mille ülaosa ja küljed on õhu käes (või kaetud), isolatsioonikonstandi Er -trükkplaadi pinna kohal, toiteallika või maandusega. Nagu allpool näidatud:

Märkus: tegelikul trükkplaatide tootmisel katab plaatide tootja tavaliselt trükkplaadi pinna rohelise õlikihiga, nii et tegeliku impedantsi arvutamisel kasutatakse pinna mikroliba arvutamiseks tavaliselt allpool näidatud mudelit:

Stripline:

Lindiliin on traadist lint, mis on paigutatud kahe võrdlustasapinna vahele, nagu on näidatud alloleval joonisel. H1 ja H2 tähistatud dielektriku dielektrilised konstandid võivad olla erinevad.

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. Ja nii edasi.

SI9000 kasutatakse impedantsi juhtimisnõuete täitmiseks:

Kõigepealt arvutage DDR-andmeside ühe otsa impedantsi juhtimine:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Valige mudel, asendage parameetrid ja valige Lossless Calculation, nagu on näidatud joonisel:

Koonimine tähendab leppimist ja kui leppimist ei toimu, täitke paksus 0 ja dielektriline (dielektriline konstant) (õhk) 1.

Substraat tähistab substraatkihti, see tähendab dielektrilist kihti, kasutades tavaliselt fr-4, mille paksus on arvutatud impedantsi arvutamise tarkvara abil, dielektriline konstant 4.2 (sagedus alla 1 GHz).

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

9. Isolatsioonikihi Prepreg/Core kontseptsioon:

PP (Prepreg) on ​​omamoodi dielektriline materjal, mis koosneb klaaskiust ja epoksüvaigust. Core on tegelikult PP -tüüpi TÜÜP, kuid selle kaks külge on kaetud vaskfooliumiga, PP aga mitte. Mitmekihiliste plaatide valmistamisel kasutatakse tavaliselt südamikku ja PP -d ning südamiku ja südamiku vaheliseks sidumiseks kasutatakse PP -d.

10. PCB lamineerimise kujundamisel tähelepanu vajavad küsimused

(1) Vigade probleem

PCB kihi kujundus peaks olema sümmeetriline, see tähendab, et iga kihi keskmise kihi ja vasekihi paksus peaks olema sümmeetriline. Võtke näiteks kuus kihti, ülemise GND ja alumise võimsusega keskkonna paksus peaks olema kooskõlas vase paksusega, ja GND-L2 ja L3-POWER keskmise paksus peaks olema kooskõlas vase paksusega. See ei vääna lamineerimisel.

(2) Signaalikiht peaks olema tihedalt ühendatud külgneva võrdlustasapinnaga (see tähendab, et keskmine paksus signaalikihi ja külgneva vaskkattekihi vahel peaks olema väga väike); Elektriline vask ja jahvatatud vask tuleb siduda tihedalt.

(3) Väga suure kiiruse korral võib signaalikihi eraldamiseks lisada täiendavaid kihte, kuid soovitatav on mitte eraldada mitut toitekihti, mis võib põhjustada tarbetuid mürahäireid.

(4) Tüüpiliste lamineeritud disainikihtide jaotus on näidatud järgmises tabelis:

(5) Kihtide paigutuse üldpõhimõtted:

Komponendi pinna (teine ​​kiht) all on maandustasand, mis tagab seadme varjestuskihi ja ülemise kihi juhtmestiku võrdlustasandi;

Kõik signaalikihid asuvad maapinnaga võimalikult lähedal.

Vältige kahe signaalikihi otsest lähedust nii palju kui võimalik;

Peamine toiteallikas peaks olema võimalikult lähedal;

Arvesse võetakse laminaadi struktuuri sümmeetriat.

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

(Alla 50 MHz tingimuste korral vaadake seda ja lõdvestage seda sobivalt), soovitatakse paigutuse põhimõtet:

Komponentpind ja keevituspind on täielik aluspind (kilp);

Puudub külgnev paralleelne juhtmestik;

Kõik signaalikihid asuvad maapinnaga võimalikult lähedal.

Võtmesignaal asub kihistu kõrval ja ei ületa segmenteerimistsooni.