With the increasing speed of પીસીબી સિગ્નલ સ્વિચિંગ, આજના પીસીબી ડિઝાઇનરોએ પીસીબીના નિશાનોની અવબાધને સમજવાની અને નિયંત્રિત કરવાની જરૂર છે. 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.

પીસીબી અવરોધને કેવી રીતે નિયંત્રિત કરવો

વ્યવહારમાં, જ્યારે ડિજિટલ સીમાંત ઝડપ 1ns અથવા એનાલોગ આવર્તન 300Mhz કરતાં વધી જાય ત્યારે ટ્રેસ અવબાધને નિયંત્રિત કરવું જરૂરી છે. પીસીબી ટ્રેસના મુખ્ય પરિમાણો પૈકી એક તેની લાક્ષણિકતા અવબાધ છે (સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન લાઇન સાથે તરંગ પ્રવાસ કરતી વખતે વોલ્ટેજનું વર્તમાન ગુણોત્તર). પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ પર વાયરની લાક્ષણિકતા અવરોધ એ સર્કિટ બોર્ડ ડિઝાઇનનો મહત્વનો અનુક્રમણિકા છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ આવર્તન સર્કિટની PCB ડિઝાઇનમાં, તે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે કે વાયરની લાક્ષણિકતા અવબાધ ઉપકરણ અથવા સંકેત દ્વારા જરૂરી લાક્ષણિક અવરોધ સાથે સુસંગત છે કે કેમ. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

અવબાધ નિયંત્રણ

ઇમ્પેન્ડેન્સ કંટ્રોલિંગ, સર્કિટ બોર્ડમાં કંડક્ટર પાસે ટ્રાન્સમિશન રેટ સુધારવા માટે તમામ પ્રકારના સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન હશે અને તેની આવર્તન વધારવી પડશે, જો લાઇન પોતે કોતરણી, સ્ટેકીંગ જાડાઈ, વાયરની પહોળાઈ અને અન્ય વિવિધ પરિબળોને કારણે, અવરોધ મૂલ્ય પરિવર્તન, સિગ્નલ વિકૃતિ. તેથી, હાઇ-સ્પીડ સર્કિટ બોર્ડ પર કંડક્ટરનું અવરોધ મૂલ્ય ચોક્કસ શ્રેણીમાં નિયંત્રિત થવું જોઈએ, જેને “અવરોધ નિયંત્રણ” તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. પીસીબી વાયરિંગના અવરોધને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે: કોપર વાયરની પહોળાઈ, કોપર વાયરની જાડાઈ, માધ્યમની ડાઇલેક્ટ્રિક સતત, માધ્યમની જાડાઈ, પેડની જાડાઈ, ગ્રાઉન્ડ વાયરનો માર્ગ, વાયરિંગની આસપાસ વાયરિંગ , વગેરે. પીસીબી અવબાધ 25 થી 120 ઓહ્મ સુધીની છે.

વ્યવહારમાં, પીસીબી ટ્રાન્સમિશન લાઇનમાં સામાન્ય રીતે ટ્રેસ, એક અથવા વધુ સંદર્ભ સ્તરો અને ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રી હોય છે. નિશાનો અને સ્તરો નિયંત્રણ અવબાધ બનાવે છે. PCBS ઘણીવાર બહુસ્તરીય હશે, અને નિયંત્રણ અવબાધ વિવિધ રીતે બનાવી શકાય છે. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

સિગ્નલ ટ્રેસની પહોળાઈ અને જાડાઈ

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

ટ્રેસ અને પ્લેટની ગોઠવણી

Insulation constants of core and prefilled materials

પીસીબી ટ્રાન્સમિશન લાઇન બે મુખ્ય સ્વરૂપોમાં આવે છે: માઇક્રોસ્ટ્રીપ અને સ્ટ્રીપલાઇન.

Microstrip:

માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇન એક સ્ટ્રીપ કંડક્ટર છે જે માત્ર એક બાજુ પર સંદર્ભ પ્લેન ધરાવે છે, ઉપર અને બાજુઓ હવા (અથવા કોટેડ) સાથે ખુલ્લા હોય છે, ઇન્સ્યુલેશન સતત એર સર્કિટ બોર્ડની સપાટી ઉપર, સંદર્ભ તરીકે પાવર સપ્લાય અથવા ગ્રાઉન્ડિંગ સાથે. નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે:

નોંધ: વાસ્તવિક પીસીબી ઉત્પાદનમાં, બોર્ડ ઉત્પાદક સામાન્ય રીતે પીસીબીની સપાટીને લીલા તેલના સ્તર સાથે કોટ કરે છે, તેથી વાસ્તવિક અવબાધ ગણતરીમાં, નીચે દર્શાવેલ મોડેલ સામાન્ય રીતે સપાટી માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇન ગણતરી માટે વપરાય છે:

સ્ટ્રીપલાઇન:

રિબન લાઇન બે રેફરન્સ પ્લેન વચ્ચે મૂકવામાં આવેલ વાયરની રિબન છે, જે નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે. H1 અને H2 દ્વારા રજૂ કરાયેલ ડાઇલેક્ટ્રિકના ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકો અલગ હોઈ શકે છે.

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. અને તેથી.

SI9000 નો ઉપયોગ ગણતરી કરવા માટે થાય છે કે અવબાધ નિયંત્રણ જરૂરિયાતો પૂરી થાય છે કે નહીં:

પહેલા ડીડીઆર ડેટા લાઇનના સિંગલ-એન્ડ ઇમ્પેડન્સ કંટ્રોલની ગણતરી કરો:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે મોડેલ પસંદ કરો, પરિમાણોમાં અવેજી કરો અને લોસલેસ ગણતરી પસંદ કરો:

CoaTIng એટલે coaTIng, અને જો કોઈ coaTIng ન હોય તો, 0 જાડાઈમાં ભરો અને 1 ડાઇલેક્ટ્રિક (ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ) (હવા) માં ભરો.

સબસ્ટ્રેટ એટલે સબસ્ટ્રેટ લેયર, એટલે કે ડાઇલેક્ટ્રિક લેયર, સામાન્ય રીતે fr-4 નો ઉપયોગ કરીને, જાડાઈ ગણતરી સોફ્ટવેર દ્વારા ગણવામાં આવતી જાડાઈ, ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ 4.2 (ફ્રીક્વન્સી 1GHz કરતા ઓછી).

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

9. ઇન્સ્યુલેશન લેયરનો પ્રીપ્રેગ/કોર કન્સેપ્ટ:

પીપી (પ્રિપ્રેગ) એક પ્રકારની ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી છે, જે ગ્લાસ ફાઇબર અને ઇપોકસી રેઝિનથી બનેલી છે. કોર વાસ્તવમાં પીપી માધ્યમનો એક પ્રકાર છે, પરંતુ તેની બે બાજુઓ તાંબાના વરખથી coveredંકાયેલી છે, જ્યારે પીપી નથી. મલ્ટિલેયર બોર્ડ બનાવતી વખતે, કોર અને પીપી સામાન્ય રીતે એકસાથે ઉપયોગમાં લેવાય છે, અને પીપીનો ઉપયોગ કોર અને કોર વચ્ચે જોડાણ માટે થાય છે.

10. પીસીબી લેમિનેશન ડિઝાઇનમાં ધ્યાન આપવાની બાબતો

(1) વોરપેજની સમસ્યા

પીસીબીની લેયર ડિઝાઇન સપ્રમાણ હોવી જોઈએ, એટલે કે, દરેક સ્તરની મધ્યમ સ્તર અને કોપર લેયરની જાડાઈ સપ્રમાણ હોવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે છ સ્તરો લો, ટોપ-જીએનડી અને બોટમ-પાવર માધ્યમની જાડાઈ તાંબાની જાડાઈ સાથે સુસંગત હોવી જોઈએ, અને જીએનડી-એલ 2 અને એલ 3-પાવર માધ્યમની તાંબાની જાડાઈ સાથે સુસંગત હોવી જોઈએ. લેમિનેટ કરતી વખતે આ તણાય નહીં.

(2) સિગ્નલ લેયર નજીકના રેફરન્સ પ્લેન સાથે ચુસ્તપણે જોડાયેલું હોવું જોઈએ (એટલે ​​કે, સિગ્નલ લેયર અને અડીને આવેલા કોપર કોટિંગ લેયર વચ્ચે મધ્યમ જાડાઈ ખૂબ નાની હોવી જોઈએ); પાવર કોપર ડ્રેસિંગ અને ગ્રાઉન્ડ કોપર ડ્રેસિંગ સજ્જડ રીતે જોડાયેલા હોવા જોઈએ.

(3) ખૂબ જ speedંચી ગતિના કિસ્સામાં, સિગ્નલ સ્તરને અલગ કરવા માટે વધારાના સ્તરો ઉમેરી શકાય છે, પરંતુ બહુવિધ પાવર સ્તરોને અલગ ન કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, જે બિનજરૂરી અવાજની દખલનું કારણ બની શકે છે.

(4) લાક્ષણિક લેમિનેટેડ ડિઝાઇન સ્તરોનું વિતરણ નીચેના કોષ્ટકમાં બતાવવામાં આવ્યું છે:

(5) સ્તર વ્યવસ્થાના સામાન્ય સિદ્ધાંતો:

ઘટક સપાટી (બીજું સ્તર) ની નીચે ગ્રાઉન્ડ પ્લેન છે, જે ડિવાઇસ શિલ્ડિંગ લેયર અને ટોપ લેયર વાયરિંગ માટે રેફરન્સ પ્લેન પૂરું પાડે છે;

તમામ સિગ્નલ સ્તરો શક્ય હોય ત્યાં સુધી ગ્રાઉન્ડ પ્લેનની બાજુમાં છે.

શક્ય હોય ત્યાં સુધી બે સિગ્નલ સ્તરો વચ્ચે સીધી સંલગ્નતા ટાળો;

મુખ્ય વીજ પુરવઠો શક્ય તેટલો અડીને હોવો જોઈએ;

લેમિનેટ બંધારણની સપ્રમાણતા ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

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 ની નીચેની શરતો માટે, કૃપા કરીને તેનો સંદર્ભ લો અને તેને યોગ્ય રીતે આરામ કરો), લેઆઉટ સિદ્ધાંત સૂચવવામાં આવે છે:

ઘટક સપાટી અને વેલ્ડીંગ સપાટી સંપૂર્ણ ગ્રાઉન્ડ પ્લેન (ieldાલ) છે;

કોઈ અડીને સમાંતર વાયરિંગ સ્તર નથી;

તમામ સિગ્નલ સ્તરો શક્ય હોય ત્યાં સુધી ગ્રાઉન્ડ પ્લેનની બાજુમાં છે.

કી સિગ્નલ રચનાને અડીને છે અને વિભાજન ઝોનને પાર કરતું નથી.