With the increasing speed of PCB seinalez aldatzea, gaur egungo PCB diseinatzaileek PCB arrastoen inpedantzia ulertu eta kontrolatu behar dute. 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.

Nola kontrolatu PCB inpedantzia

Praktikan, traza inpedantzia kontrolatu behar da abiadura marjinal digitalak 1ns edo maiztasun analogikoak 300Mhz gainditzen duenean. PCB arrastoaren parametro nagusietako bat bere inpedantzia karakteristikoa da (tentsioaren eta korrontearen arteko erlazioa uhina seinalea transmititzeko lerroan zehar doanean). Inprimatutako zirkuitu-plakako hariaren inpedantzia karakteristikoa zirkuitu-plaken diseinuaren aurkibide garrantzitsua da, batez ere maiztasun handiko zirkuituetako PCBen diseinuan, kontuan hartu behar da hariaren inpedantzia ezaugarria bat datorren gailuak edo seinaleak eskatzen duen inpedantziarekin. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Inpedantziaren kontrola

EImpedance Controling, zirkuitu-plakako eroaleak mota guztietako seinaleak izango ditu transmisio-abiadura hobetzeko eta bere maiztasuna handitu behar badu, lerroak berak grabatu, pilatzeko lodiera, hari zabalera eta beste faktore desberdinen ondorioz eragingo balu. inpedantziaren balio aldaketa, seinalearen distortsioa. Hori dela eta, abiadura handiko zirkuitu-plakako eroalearen inpedantziaren balioa tarte jakin baten barruan kontrolatu behar da, “inpedantziaren kontrola” izenarekin ezagutzen dena.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. PCB kableatuaren inpedantzian eragina duten faktore nagusiak hauek dira: kobrezko hariaren zabalera, kobrezko hariaren lodiera, ertainaren konstante dielektrikoa, ertainaren lodiera, padaren lodiera, lurreko hariaren ibilbidea, kableatuaren inguruko kablea. , etab. PCB inpedantzia 25 eta 120 ohm bitartekoa da.

Praktikan, PCB transmisio linea arrasto batek, erreferentzia geruza bat edo gehiago eta isolamendu materialek osatzen dute normalean. Aztarnek eta geruzek kontrolaren inpedantzia osatzen dute. PCBS askotan geruza anitzekoa izango da, eta kontrol inpedantzia hainbat modutan eraiki daiteke. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Seinaleen trazaren zabalera eta lodiera

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

Aztarna eta plakaren konfigurazioa

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB transmisio lineak bi forma nagusitan daude: Microstrip eta Stripline.

Microstrip:

Mikro-banda lerroa erreferentzia plano bat alde bakarrean duen banda eroalea da, goialdea eta aldeak airera (edo estalita) daudenak, isolamendu termiko konstantearen Er zirkuituaren gainazalaren gainean, korronte hornidura edo lurrera erreferentzia gisa hartuta. Jarraian agertzen den moduan:

Oharra: benetako PCB fabrikazioan, taula fabrikatzaileak normalean PCBaren gainazala olio berde geruzaz estaltzen du, beraz, benetako inpedantzia kalkulatzeko, behean agertzen den eredua normalean gainazaleko mikrodistrip lerroak kalkulatzeko erabiltzen da:

Lerroa:

Zinta-lerroa erreferentziazko bi planoen artean kokatutako alanbre-zinta da, beheko irudian agertzen den moduan. H1 eta H2-k irudikatutako dielektrikoaren konstante dielektrikoak desberdinak izan daitezke.

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. Eta abar.

SI9000 inpedantzia kontrolatzeko baldintzak betetzen diren ala ez kalkulatzeko erabiltzen da:

Lehenik eta behin, kalkulatu DDR datu-lerroaren amaiera bakarreko inpedantziaren kontrola:

TOP geruza: 0.5 oz kobre lodiera, 5MIL hari zabalera, 3.8mil erreferentzia planoarekiko distantzia, konstante dielektrikoa 4.2. Aukeratu eredua, ordeztu parametroetan eta hautatu Galerarik gabeko kalkulua, irudian agertzen den moduan:

CoaTIng-ek CoTIng esan nahi du, eta coTIng-a ez badago, bete 0 lodiera eta 1 dielektrikoa (konstante dielektrikoa) (airea).

Substratuak substratu geruza adierazten du, hau da, geruza dielektrikoa, normalean fr-4 erabiliz, inpedantzia kalkulatzeko softwarearen bidez kalkulatutako lodiera, 4.2 konstante dielektrikoa (1 GHz baino gutxiagoko maiztasuna).

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

9. Prepreg / Core isolamendu geruzaren kontzeptua:

PP (Prepreg) material dielektriko mota bat da, beira zuntzez eta epoxi erretxinez osatua. Nukleoa PP euskarri MOTA da, baina bi aldeak kobrezko paperez estalita daude, PP ez. Geruza anitzeko plakak egiterakoan, core eta PP elkarrekin erabiltzen dira eta PP core eta core artean lotzeko erabiltzen da.

10. PCB laminazioen diseinuan arreta behar duten gaiak

(1) Warpage arazoa

PCBen geruzen diseinuak simetrikoa izan behar du, hau da, geruza ertainaren eta geruza bakoitzaren kobrezko geruzaren lodiera simetrikoa izan behar da. Hartu sei geruza, adibidez, goiko GNDaren eta beheko potentziaren bitartekoak lodiera kobrearen lodierarekin bat etorri beharko luke, ETA GND-L2 eta L3-POWER euskarriak kobrearen lodierarekin bat etorri beharko luke. Laminatzean hori ez da okertuko.

(2) Seinale geruza ondo lotu behar da ondoko erreferentzia planoarekin (hau da, seinale geruzaren eta ondoko kobrezko estaldura geruzaren arteko lodiera ertaina oso txikia izan behar da); Kobrezko apailatze indartsua eta kobrezko aposaketa estuki lotu behar dira.

(3) Abiadura oso handiaren kasuan, geruza gehigarriak gehi daitezke seinale geruza isolatzeko, baina gomendatzen da hainbat geruza ez isolatzea, alferrikako zarata interferentziak sor ditzaketelako.

(4) Diseinu laminatuzko geruza tipikoen banaketa taula honetan agertzen da:

(5) Geruzak antolatzeko printzipio orokorrak:

Osagaiaren gainazalaren azpian (bigarren geruza) lurreko planoa dago, gailuaren babes geruza eta goiko geruzako kableaturako erreferentzia planoa ematen duena;

Seinale-geruza guztiak lurreko planoaren ondoan daude ahal den neurrian.

Saihestu bi seinale geruzen arteko lotura zuzena ahal den neurrian;

Energia hornidura nagusiak ahalik eta ondoen egon behar du;

Laminatuen egituraren simetria hartzen da kontuan.

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

(50MHZ-tik beherako baldintzetarako, erreferentzia egin eta erlaxatu behar bezala), diseinurako printzipioa gomendatzen da:

Osagaien gainazala eta soldadura gainazala lurreko plano osoa dira (armarria);

Ez dago aldameneko kable paralelo geruzarik;

Seinale-geruza guztiak lurreko planoaren ondoan daude ahal den neurrian.

Funtsezko seinalea formazioaren ondoan dago eta ez du segmentazio eremua zeharkatzen.