With the increasing speed of PCB Nykyisten piirilevysuunnittelijoiden on ymmärrettävä ja hallittava piirilevyjälkien impedanssi. Nykyaikaisten digitaalipiirien lyhyempien signaalin lähetysaikojen ja korkeampien kellotaajuuksien mukaisesti PCB -jäljet ​​eivät ole enää yksinkertaisia ​​yhteyksiä, vaan siirtolinjoja.

PCB -impedanssin säätäminen

Käytännössä on välttämätöntä valvoa jäljitysimpedanssia, kun digitaalinen rajanopeus ylittää 1ns tai analoginen taajuus ylittää 300Mhz. Yksi piirilevyn jäljen tärkeimmistä parametreista on sen ominaisimpedanssi (jännitteen ja virran suhde aallon kulkiessa signaalin siirtolinjaa pitkin). Johdon ominaisimpedanssi painetulle piirilevylle on tärkeä piirilevyn suunnittelun indeksi, etenkin suurtaajuisten piirien piirilevyjen suunnittelussa, ja on harkittava, onko johdon ominaisimpedanssi yhdenmukainen laitteen tai signaalin edellyttämän ominaisimpedanssin kanssa. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Impedanssin säätö

Eimpedanssin ohjaus, piirilevyn johtimella on kaikenlainen signaalinsiirto siirtonopeuden parantamiseksi ja sen on lisättävä taajuuttaan, jos itse linja syövytyksen, pinon paksuuden, langan leveyden ja muiden eri tekijöiden vuoksi impedanssin arvon muutos, signaalin vääristymä. Siksi suurnopeuspiirilevyn johtimen impedanssiarvoa on säädettävä tietyllä alueella, joka tunnetaan nimellä “impedanssin säätö”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Tärkeimmät PCB -johdotuksen impedanssiin vaikuttavat tekijät ovat: kuparilangan leveys, kuparilangan paksuus, väliaineen dielektrisyysvakio, väliaineen paksuus, tyynyn paksuus, maadoitusjohdon polku, johdotuksen ympärillä olevat johdot , jne. Piirilevyn impedanssi on 25 – 120 ohmia.

Käytännössä PCB -siirtolinja koostuu yleensä jäljestä, yhdestä tai useammasta vertailukerroksesta ja eristemateriaaleista. Jäljet ​​ja kerrokset muodostavat ohjausimpedanssin. PCBS on usein monikerroksinen, ja ohjausimpedanssi voidaan rakentaa monin eri tavoin. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Signaalin jäljen leveys ja paksuus

Ytimen tai esitäytemateriaalin korkeus jäljen kummallakin puolella

Jäljen ja levyn kokoonpano

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB -siirtolinjat ovat kahdessa päämuodossa: Microstrip ja Stripline.

Microstrip:

Mikroliuskajohto on nauhajohdin, jonka vertailutaso on vain toisella puolella ja jonka yläosa ja sivut ovat alttiina ilmalle (tai päällystetty) eristysvakion Er -piirilevyn pinnan yläpuolella, ja virtalähde tai maadoitus on vertailukohtana. Kuten alla:

Huomautus: Varsinaisessa PCB -valmistuksessa levyn valmistaja yleensä päällystää piirilevyn pinnan vihreällä öljykerroksella, joten todellisen impedanssin laskennassa käytetään alla esitettyä mallia tavallisesti pintamikroviivan laskemiseen:

Stripline:

Nauhaviiva on lankanauha, joka on sijoitettu kahden vertailutason väliin alla olevan kuvan mukaisesti. H1: n ja H2: n edustaman dielektrisen dielektrisyysvakio voi olla erilainen.

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 niin edelleen.

SI9000: ta käytetään laskemaan, täyttyvätkö impedanssin säätövaatimukset:

Laske ensin DDR-tietolinjan yhden pään impedanssiohjaus:

Yläkerros: 0.5oz kuparin paksuus, 5MIL langan leveys, 3.8mil etäisyys vertailutasosta, dielektrisyysvakio 4.2. Valitse malli, korvaa parametrit ja valitse Häviötön laskenta, kuten kuvassa:

Yhteenveto tarkoittaa päällystystä, ja jos sitä ei ole, täytä 0 paksuus ja 1 dielektrinen (dielektrisyysvakio) (ilma).

Substraatti tarkoittaa substraattikerrosta, toisin sanoen dielektristä kerrosta, joka yleensä käyttää fr-4: tä, paksuus impedanssin laskentaohjelmistolla laskettuna, dielektrisyysvakio 4.2 (taajuus alle 1 GHz).

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

9. Eristyskerroksen Prepreg/Core -käsite:

PP (Prepreg) on ​​eräänlainen dielektrinen materiaali, joka koostuu lasikuidusta ja epoksihartsista. Ydin on itse asiassa TYYPPI PP -väliainetta, mutta sen kaksi puolta on peitetty kuparikalvolla, kun taas PP ei ole. Monikerroksisia levyjä valmistettaessa ydintä ja PP: tä käytetään yleensä yhdessä, ja PP: tä käytetään ytimen ja ytimen liimaamiseen.

10. Asiat, jotka vaativat huomiota PCB -laminoinnin suunnittelussa

(1) Taivutusongelma

PCB: n kerroksen tulisi olla symmetrinen, eli jokaisen kerroksen keskikerroksen ja kuparikerroksen paksuuden tulisi olla symmetrinen. Otetaan esimerkiksi kuusi kerrosta, ylemmän GND- ja alatehoalustan paksuuden tulisi olla kuparin paksuuden mukainen, ja GND-L2- ja L3-POWER-väliaineen paksuuden tulisi olla kuparin paksuuden mukainen. Tämä ei vääntyy laminoinnin aikana.

(2) Signaalikerroksen tulee olla tiiviisti kytketty viereiseen vertailutasoon (eli signaalikerroksen ja viereisen kuparipäällystyskerroksen välisen keskipaksuuden tulisi olla hyvin pieni); Voimakuparisidos ja jauhettu kuparisidos on kytkettävä tiukasti toisiinsa.

(3) Jos nopeus on suuri, signaalikerroksen eristämiseksi voidaan lisätä ylimääräisiä kerroksia, mutta on suositeltavaa olla eristämättä useita tehokerroksia, mikä voi aiheuttaa tarpeetonta kohinahäiriötä.

(4) Tyypillisten laminoitujen kerrosten jakauma esitetään seuraavassa taulukossa:

(5) Kerrosjärjestelyn yleiset periaatteet:

Komponenttipinnan (toinen kerros) alapuolella on maataso, joka muodostaa laitteen suojakerroksen ja vertailutason yläkerroksen johdotukselle;

Kaikki signaalikerrokset ovat mahdollisimman lähellä maatasoa.

Vältä suoraa läheisyyttä kahden signaalikerroksen välillä mahdollisimman pitkälle;

Päävirtalähteen tulee olla mahdollisimman lähellä;

Laminaattirakenteen symmetria otetaan huomioon.

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

(Jos olosuhteet ovat alle 50 MHz, katso sitä ja rentoudu asianmukaisesti), asetteluperiaatetta ehdotetaan:

Komponenttipinta ja hitsauspinta ovat täydellistä maatasoa (suoja);

Ei vierekkäistä rinnakkaista johdotuskerrosta;

Kaikki signaalikerrokset ovat mahdollisimman lähellä maatasoa.

Avainsignaali on muodostuman vieressä eikä ylitä segmentointivyöhykettä.