With the increasing speed of PCB sinjaal wikselje, hjoeddeistige PCB -ûntwerpers moatte de impedânsje fan PCB -spoaren begripe en kontrolearje. Yn oerienstimming mei de koartere sinjaal -oerdrachtstiden en hegere kloksnelheden fan moderne digitale sirkwy, binne PCB -spoaren net langer ienfâldige ferbiningen, mar oerdrachtlinen.

Hoe kinne jo PCB -impedânsje kontrolearje

Yn ‘e praktyk is it needsaaklik om spoarimpedânsje te kontrolearjen as digitale marginale snelheid 1ns grutter is as analoge frekwinsje grutter is dan 300Mhz. Ien fan ‘e kaaiparameters fan in PCB -spoar is de karakteristike impedânsje (de ferhâlding fan spanning oant stroom as de weach lâns de sinjaalferfierline rint). De karakteristike impedânsje fan tried op printe circuit board is in wichtige yndeks fan circuit board -ûntwerp, foaral yn PCB -ûntwerp fan circuit mei hege frekwinsje, it moat wurde beskôge as de karakteristike impedânsje fan draad oerienkomt mei de karakteristike impedânsje fereaske troch apparaat as sinjaal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Impedânsje kontrôle

EImpedance Control, de konduktor yn ‘e printplaat sil allerhande sinjaaloerdracht hawwe, om de oerdrachtsnelheid te ferbetterjen en syn frekwinsje moat ferheegje, as de line sels fanwege etsen, stapeljen dikte, draadbreedte en oare ferskate faktoaren, sil feroarsaakje feroaring fan impedânsjewearde, de sinjaalferdraaiïng. Dêrom moat de impedânsjegegevens fan ‘e konduktor op it circuit mei hege snelheid wurde regele binnen in bepaald berik, bekend as “impedânsje-kontrôle”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. De haadfaktoaren dy’t de impedânsje fan PCB -bedrading beynfloedzje binne: de breedte fan koperdraad, de dikte fan koperdraad, de dielektrike konstante fan medium, de dikte fan medium, de dikte fan pad, it paad fan grûndraad, de bedrading om ‘e bedrading , ensfh. PCB -impedânsje farieart fan 25 oant 120 ohm.

Yn ‘e praktyk bestiet in PCB -oerdrachtline meastentiids út in spoar, ien of mear referinsjelagen, en isolaasjemateriaal. Spoaren en lagen foarmje de kontrôleimpedânsje. PCBS sil faaks mearlaach wêze, en de kontrôleimpedânsje kin op ferskate manieren wurde konstruearre. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Breedte en dikte fan sinjaalspoar

De hichte fan ‘e kearn as foarfol materiaal oan elke kant fan it spoar

Konfiguraasje fan trace en plaat

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB -transmissielinen komme yn twa haadfoarmen: Microstrip en Stripline.

Microstrip:

In mikrostripline is in stripgeleider mei in referinsjeplan oan mar ien kant, mei de boppekant en de kanten bleatsteld oan loft (as bedekt), boppe it oerflak fan ‘e isolaasjekonstante Er circuit board, mei de stroomfoarsjenning as ierde as referinsje. Lykas hjirûnder werjûn:

Opmerking: Yn ‘e eigentlike PCB -fabrikaazje bedekt de boerdfabrikant it oerflak fan’ e PCB gewoanlik mei in laach griene oalje, dus yn werklike impedansberekkening wurdt it hjirûnder werjûn model gewoanlik brûkt foar berekkening fan oerflakmikrostripline:

Stripline:

In lintline is in lint fan tried pleatst tusken twa referinsjeplannen, lykas werjûn yn ‘e figuer hjirûnder. De dielektrike konstanten fan it dielektrike fertsjintwurdige troch H1 en H2 kinne oars wêze.

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. En sa op.

SI9000 wurdt brûkt om te berekkenjen oft oan ‘e easken foar impedânsje -kontrôle is foldien:

Berekken earst de ien-ein-impedansjekontrôle fan DDR-dataline:

TOP laach: 0.5oz koper dikte, 5MIL draadbreedte, 3.8mil ôfstân fan it referinsjeflak, dielektrike konstante 4.2. Selektearje it model, ferfange yn ‘e parameters, en selektearje Ferliesleaze berekkening, lykas werjûn yn’ e figuer:

CoaTIng betsjut coaTIng, en as d’r gjin coaTIng is, folje 0 yn dikte en 1 yn dielectric (dielectric konstant) (lucht).

Substraat stiet foar substraatlaach, dat is dielektrike laach, algemien mei help fan fr-4, dikte berekkene troch software foar impedansberekkening, dielektrike konstante 4.2 (frekwinsje minder dan 1GHz).

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

9. Prepreg/Core konsept fan isolaasjelaach:

PP (Prepreg) is in soarte dielektryk materiaal, gearstald út glêstried en epoksyhars. Core is eins in TYPE fan PP -medium, mar de twa kanten binne bedekt mei koperfolie, wylst PP dat net is. By it meitsjen fan mearlaachplaten wurde kearn en PP gewoanlik tegearre brûkt, en wurdt PP brûkt om te bannen tusken kearn en kearn.

10. Saken dy’t oandacht nedich binne yn PCB -laminaasje -ûntwerp

(1) Warpage -probleem

It laachûntwerp fan PCB moat symmetrysk wêze, dat is, de dikte fan medium laach en koperlaach fan elke laach moat symmetrysk wêze. Nim bygelyks seis lagen, de dikte fan top-GND en medium fan ûnderen macht moat konsekwint wêze mei de dikte fan koper, EN dy fan GND-L2 en L3-POWER medium moat konsekwint wêze mei de dikte fan koper. Dit sil net kromme by laminearjen.

(2) De sinjaallaach moat strak wurde keppele mei it oangrinzjende referinsjeflak Power koper dressing en gemalen koper dressing moatte strak keppele wurde.

(3) Yn it gefal fan heul hege snelheid kinne ekstra lagen wurde tafoege om de sinjaallaach te isolearjen, mar it wurdt oanrikkemandearre net meardere machtlagen te isolearjen, wat kin liede ta ûnnedige lûdinterferinsje.

(4) De ferdieling fan typyske gelamineerde ûntwerplagen wurdt werjûn yn ‘e folgjende tabel:

(5) Algemiene prinsipes fan laacharrangearring:

Under it komponintoerflak (de twadde laach) is it grûnflak, dat it laach fan it apparaat beskermet en it referinsjeflak foar de bedrading fan ‘e boppelaach;

Alle sinjalagen lizze sa fier mooglik neist it grûnflak.

Foarkom sa fier mooglik direkte oanhing tusken twa sinjaallagen;

De haadfoarsjenning moat sa neist mooglik wêze;

Symmetry fan laminaatstruktuer wurdt rekken holden.

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

(Foar omstannichheden ûnder 50MHZ, ferwize jo dernei en ûntspanne it passend), wurdt it layoutprinsipe suggereare:

Komponintoerflak en laseflak binne folslein grûnflak (skyld);

Gjin oanswettende parallelle bedradinglaach;

Alle sinjalagen lizze sa fier mooglik neist it grûnflak.

It kaaisignaal is neist de formaasje en komt net oer de segmintaasjegebiet.