Ilma impedantsi juhtimiseta põhjustab signaal märkimisväärset peegeldust ja moonutusi, mille tulemuseks on disaini rike. Tavalised signaalid, nagu PCI siin, PCI-E siin, USB, Ethernet, DDR mälu, LVDS signaal jne, vajavad kõik impedantsi juhtimist. Impedantsi juhtimine tuleb lõpuks realiseerida PCB disaini kaudu, mis seab ka kõrgemad nõuded PCB plaat tehnoloogia. Pärast suhtlust PCB tehasega ja kombineerituna EDA tarkvara kasutamisega juhitakse juhtmestiku impedantsi vastavalt signaali terviklikkuse nõuetele.

Vastava impedantsi väärtuse saamiseks saab arvutada erinevaid juhtmestiku meetodeid.

Mikroribade jooned

See koosneb juhtmeribast, mille keskel on alusplaat ja dielektrik. Kui dielektriline konstant, joone laius ja kaugus maapinnast on reguleeritavad, siis on selle iseloomulik takistus reguleeritav ja täpsus jääb ± 5%piiresse.

Kuidas juhtida PCB juhtmestiku impedantsi

Ribajoon

Lintjoon on vaskriba dielektriku keskel kahe juhtiva tasapinna vahel. Kui joone paksus ja laius, söötme dielektriline konstant ja kahe kihi maatasapindade vaheline kaugus on reguleeritavad, on joone iseloomulik takistus kontrollitav ja täpsus 10%piires.

Kuidas juhtida PCB juhtmestiku impedantsi

Mitmekihilise plaadi struktuur:

PCB impedantsi hästi juhtimiseks on vaja mõista PCB struktuuri:

Tavaliselt koosneb see, mida me nimetame mitmekihiliseks plaadiks, üksteisest lamineeritud südamikplaadist ja pooltahke lehest. Põhiplaat on kõva, kindla paksusega kahe leivaga vaskplaat, mis on trükiplaadi põhimaterjal. Ja poolkõvastunud tükk moodustab nn infiltratsioonikihi, mängib südamikuplaadi sidumise rolli, kuigi esialgne paksus on teatud, kuid selle paksuse pressimisel ilmnevad mõned muudatused.

Tavaliselt on mitmekihilised kaks kõige välimist dielektrilist kihti niisutatud kihid ja nende kahe kihi välisküljel kasutatakse välise vasekilena eraldi vaskfooliumikihti. Välise vaskfooliumi ja sisemise vaskfooliumi esialgne paksuse spetsifikatsioon on tavaliselt 0.5, 1 oz, 2 OZ, 1 OZ (35 OZ on umbes 1.4 um või 1, XNUMX ml), kuid pärast mitmeid pinnatöötlusi suureneb välise vaskfooliumi lõplik paksus üldiselt umbes XNUMXOZ. Sisemine vaskfoolium on südamikuplaadi mõlemal küljel olev vaskkate. Lõplik paksus erineb esialgsest paksusest vähe, kuid söövitamise tõttu väheneb see tavaliselt mitme um võrra.

Mitmekihilise plaadi välimine kiht on keevitustakistuskiht, mida me sageli ütleme “roheline õli”, muidugi võib see olla ka kollane või muud värvi. Jootekindluse kihi paksust ei ole üldiselt lihtne täpselt määrata. Pind, millel pole vaskfooliumi, on veidi paksem kui vaskfooliumiga ala, kuid vaskfooliumi paksuse puudumise tõttu on vaskfoolium endiselt silmatorkavam, kui trükkplaadi pinda sõrmedega puudutades tunnete.

Kui trükitahvli paksus on teatud, on ühelt poolt vaja materjali parameetreid mõistlikult valida, teisest küljest on poolkõvastatud lehe lõplik paksus väiksem kui esialgne paksus. Järgmine on tüüpiline 6-kihiline lamineeritud struktuur:

Kuidas juhtida PCB juhtmestiku impedantsi

PCB parameetrid:

Erinevatel PCB taimedel on PCB parameetrites väikesed erinevused. Trükiplaatide tehase tehnilise toega suhtlemise teel saime mõned tehase parameetriandmed:

Pinna vaskfoolium:

Kasutada võib kolme paksusega vaskfooliumi: 12um, 18um ja 35um. Lõplik paksus pärast viimistlemist on umbes 44um, 50um ja 67um.

Põhiplaat: S1141A, standardne FR-4, tavaliselt kasutatakse kahte paneeritud vaskplaati. Valikulised spetsifikatsioonid saab kindlaks teha tootjaga ühendust võttes.

Poolkõvastunud tablett:

Spetsifikatsioonid (algne paksus) on 7628 (0.185 mm), 2116 (0.105 mm), 1080 (0.075 mm), 3313 (0.095 mm). Tegelik paksus pärast pressimist on tavaliselt umbes 10-15um väiksem kui algne väärtus. Sama infiltratsioonikihi jaoks võib kasutada maksimaalselt 3 poolkõvastatud tabletti ja 3 poolkõvastatud tableti paksus ei pruugi olla sama, võib kasutada vähemalt ühte poolkõvastunud tabletti, kuid mõned tootjad peavad kasutama vähemalt kahte . Kui poolkõvastunud tüki paksusest ei piisa, saab südamikuplaadi mõlemal küljel oleva vaskfooliumi ära söövitada ja seejärel poolkõvastatud tüki mõlemalt poolt siduda, nii et paksem infiltratsioonikiht saavutatud.

Vastupidav keevituskiht:

Jootekindla kihi paksus vaskfooliumil on C2≈8-10um. Jootekindla kihi paksus pinnal ilma vaskfooliumita on C1, mis varieerub sõltuvalt vase paksusest pinnal. Kui vase paksus pinnal on 45um, C1≈13-15um ja kui vase paksus pinnal on 70um, C1≈17-18um.

Läbilõige:

Me arvame, et traadi ristlõige on ristkülik, kuid tegelikult on see trapets. Võttes näiteks TOP -kihi, kui vaskfooliumi paksus on 1OZ, on trapetsiku ülemine alumine serv 1 MIL lühem kui alumine alumine serv. Näiteks kui joone laius on 5 MIL, siis ülemine ja alumine külg on umbes 4 MIL ning alumine ja alumine külg on umbes 5 MIL. Ülemise ja alumise serva erinevus on seotud vase paksusega. Järgnev tabel näitab trapetsi üla- ja alaosa suhet erinevates tingimustes.

Kuidas juhtida PCB juhtmestiku impedantsi

Lubatavus: Poolkõvastatud lehtede läbilaskvus on seotud paksusega. Järgmine tabel näitab eri tüüpi poolkõvastatud lehtede paksuse ja läbilaskvuse parameetreid:

Kuidas juhtida PCB juhtmestiku impedantsi

Plaadi dielektriline konstant on seotud kasutatud vaigumaterjaliga. FR4 plaadi dielektriline konstant on 4.2 – 4.7 ja väheneb sageduse kasvades.

Dielektriline kadude tegur: dielektrilisi materjale vahelduva elektrivälja toimel, soojuse ja energiatarbimise tõttu, nimetatakse dielektrilisteks kadudeks, mida tavaliselt väljendatakse dielektriliste kadude teguriga Tan δ. S1141A tüüpiline väärtus on 0.015.

Minimaalne rea laius ja reavahe töötlemise tagamiseks: 4mil/4mil.

Impedantsi arvutamise tööriista sissejuhatus:

Kui me mõistame mitmekihilise plaadi struktuuri ja omandame vajalikud parameetrid, saame impedantsi arvutada EDA tarkvara abil. Selleks saate kasutada Allegro’i, kuid soovitan Polar SI9000, mis on hea tööriist iseloomuliku takistuse arvutamiseks ja mida nüüd kasutavad paljud PCB tehased.

Nii diferentsiaaljoone kui ka ühe klemmliini sisemise signaali iseloomuliku takistuse arvutamisel leiate Polar SI9000 ja Allegro vahel vaid mõningaid üksikasju, näiteks juhtme ristlõike kuju. Kui aga arvutada Surface signaali iseloomulik takistus, soovitan teil valida Surface mudeli asemel Coated mudel, sest sellised mudelid võtavad arvesse jootetakistuse olemasolu, nii et tulemused on täpsemad. Järgnev on osaline ekraanipilt pinna diferentsiaaljoone impedantsist, mis on arvutatud Polar SI9000 abil, arvestades jootetakistuse kihti:

Kuidas juhtida PCB juhtmestiku impedantsi

Kuna jootekindla kihi paksust ei ole lihtne kontrollida, võib kasutada ka ligikaudset lähenemisviisi, nagu on soovitanud plaadi tootja: lahutage pindmudeli arvutusest konkreetne väärtus. Soovitav on, et diferentsiaaltakistus oleks miinus 8 oomi ja ühe otsa takistus miinus 2 oomi.

PCB diferentsiaalnõuded juhtmestikule

(1) Määrake juhtmestiku režiim, parameetrid ja takistuse arvutamine. Liini marsruutimisel on kahte tüüpi erinevuse režiime: välimise kihi mikroriba joone erinevuse režiim ja sisemise kihi ribarea erinevuse režiim. Takistust saab arvutada sobiva impedantsi arvutamise tarkvaraga (näiteks POLAR-SI9000) või impedantsi arvutamise valemiga, kasutades mõistlikke parameetreid.

(2) Paralleelsed isomeetrilised jooned. Määrake joone laius ja vahe ning järgige marsruutimisel rangelt arvutatud joone laiust ja vahekaugust. Kahe rea vahekaugus peab alati jääma muutumatuks, st paralleelseks. Paralleelsusel on kaks võimalust: üks on see, et kaks joont kõnnivad samas kõrvuti asetsevas kihis, ja teine ​​on see, et kaks joont liiguvad üle-all-kihis. Üldiselt proovige vältida kihtide vahelise erinevussignaali kasutamist, nimelt seetõttu, et PCB tegelikul töötlemisel on kaskaadse lamineeritud joondamise tõttu täpsus söövitamise täpsuse ja lamineeritud dielektrilise kadu vahel palju väiksem, ei saa garanteerida erinevust, et reavahe on võrdne kihtidevahelise dielektriku paksusega, põhjustab impedantsimuutuse erinevuse kihtide erinevuse. Soovitatav on kasutada erinevust sama kihi piires nii palju kui võimalik.