With the increasing speed of पीसीबी सिग्नल स्विचिंग, आज के पीसीबी डिजाइनरों को पीसीबी के निशान के प्रतिबाधा को समझने और नियंत्रित करने की आवश्यकता है। 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.

पीसीबी प्रतिबाधा को कैसे नियंत्रित करें

व्यवहार में, ट्रेस प्रतिबाधा को नियंत्रित करना आवश्यक है जब डिजिटल सीमांत गति 1ns से अधिक हो या एनालॉग आवृत्ति 300Mhz से अधिक हो। पीसीबी ट्रेस के प्रमुख मापदंडों में से एक इसकी विशेषता प्रतिबाधा है (वोल्टेज से करंट का अनुपात जब तरंग सिग्नल ट्रांसमिशन लाइन के साथ यात्रा करती है)। मुद्रित सर्किट बोर्ड पर तार की विशेषता प्रतिबाधा सर्किट बोर्ड डिजाइन का एक महत्वपूर्ण सूचकांक है, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति सर्किट के पीसीबी डिजाइन में, यह माना जाना चाहिए कि तार की विशेषता प्रतिबाधा डिवाइस या सिग्नल द्वारा आवश्यक विशेषता प्रतिबाधा के अनुरूप है या नहीं। This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

प्रतिबाधा नियंत्रण

ईइम्पेडेंस कंट्रोलिंग, सर्किट बोर्ड में कंडक्टर के पास ट्रांसमिशन दर में सुधार करने के लिए सभी प्रकार के सिग्नल ट्रांसमिशन होंगे और इसकी आवृत्ति में वृद्धि करनी चाहिए, अगर नक़्क़ाशी, स्टैकिंग मोटाई, तार की चौड़ाई और अन्य विभिन्न कारकों के कारण लाइन स्वयं का कारण बनेगी प्रतिबाधा मूल्य परिवर्तन, संकेत विरूपण। इसलिए, हाई-स्पीड सर्किट बोर्ड पर कंडक्टर के प्रतिबाधा मूल्य को एक निश्चित सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए, जिसे “प्रतिबाधा नियंत्रण” के रूप में जाना जाता है।

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. पीसीबी तारों की प्रतिबाधा को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: तांबे के तार की चौड़ाई, तांबे के तार की मोटाई, माध्यम की ढांकता हुआ स्थिरांक, माध्यम की मोटाई, पैड की मोटाई, जमीन के तार का पथ, तारों के चारों ओर तारों , आदि। पीसीबी प्रतिबाधा 25 से 120 ओम तक होती है।

व्यवहार में, एक पीसीबी ट्रांसमिशन लाइन में आमतौर पर एक ट्रेस, एक या अधिक संदर्भ परतें और इन्सुलेशन सामग्री होती है। निशान और परतें नियंत्रण प्रतिबाधा बनाती हैं। PCBS अक्सर बहु-स्तरित होता है, और नियंत्रण प्रतिबाधा का निर्माण विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

सिग्नल ट्रेस की चौड़ाई और मोटाई

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

ट्रेस और प्लेट का विन्यास

Insulation constants of core and prefilled materials

पीसीबी ट्रांसमिशन लाइनें दो मुख्य रूपों में आती हैं: माइक्रोस्ट्रिप और स्ट्रिपलाइन।

Microstrip:

एक माइक्रोस्ट्रिप लाइन एक स्ट्रिप कंडक्टर है जिसमें केवल एक तरफ एक संदर्भ विमान होता है, जिसमें शीर्ष और पक्ष हवा (या लेपित) के संपर्क में होते हैं, इन्सुलेशन निरंतर ईआर सर्किट बोर्ड की सतह के ऊपर, बिजली की आपूर्ति या संदर्भ के रूप में ग्राउंडिंग के साथ। जैसा की नीचे दिखाया गया:

नोट: वास्तविक पीसीबी निर्माण में, बोर्ड निर्माता आमतौर पर पीसीबी की सतह को हरे तेल की एक परत के साथ कोट करता है, इसलिए वास्तविक प्रतिबाधा गणना में, नीचे दिखाया गया मॉडल आमतौर पर सतह माइक्रोस्ट्रिप लाइन गणना के लिए उपयोग किया जाता है:

स्ट्रिपलाइन:

एक रिबन लाइन दो संदर्भ विमानों के बीच रखी गई तार का एक रिबन है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। H1 और H2 द्वारा दर्शाए गए ढांकता हुआ के ढांकता हुआ स्थिरांक भिन्न हो सकते हैं।

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. और इतने पर.

SI9000 का उपयोग यह गणना करने के लिए किया जाता है कि क्या प्रतिबाधा नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा किया गया है:

पहले DDR डेटा लाइन के सिंगल-एंड प्रतिबाधा नियंत्रण की गणना करें:

शीर्ष परत: 0.5oz तांबे की मोटाई, 5MIL तार की चौड़ाई, संदर्भ विमान से 3.8mil दूरी, ढांकता हुआ निरंतर 4.2। मॉडल का चयन करें, मापदंडों में स्थानापन्न करें, और दोषरहित गणना का चयन करें, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:

कोटिंग का अर्थ है कोटिंग, और यदि कोई कोटिंग नहीं है, तो मोटाई में 0 और डाइलेक्ट्रिक (ढांकता हुआ स्थिरांक) (वायु) में 1 भरें।

सब्सट्रेट सब्सट्रेट परत के लिए खड़ा है, यानी, ढांकता हुआ परत, आम तौर पर एफआर -4 का उपयोग करते हुए, प्रतिबाधा गणना सॉफ्टवेयर द्वारा गणना की गई मोटाई, ढांकता हुआ स्थिरांक 4.2 (1GHz से कम आवृत्ति)।

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

9. इन्सुलेशन परत की प्रीप्रेग/कोर अवधारणा:

पीपी (प्रीप्रेग) एक प्रकार की ढांकता हुआ सामग्री है, जो ग्लास फाइबर और एपॉक्सी राल से बना है। कोर वास्तव में पीपी माध्यम का एक प्रकार है, लेकिन इसके दो पक्ष तांबे की पन्नी से ढके हुए हैं, जबकि पीपी नहीं है। बहुपरत बोर्ड बनाते समय, कोर और पीपी आमतौर पर एक साथ उपयोग किए जाते हैं, और पीपी का उपयोग कोर और कोर के बीच बंधन के लिए किया जाता है।

10. पीसीबी लेमिनेशन डिज़ाइन में ध्यान देने की आवश्यकता वाले मामले:

(१) वारपेज समस्या

पीसीबी की परत का डिजाइन सममित होना चाहिए, अर्थात मध्यम परत की मोटाई और प्रत्येक परत की तांबे की परत सममित होनी चाहिए। उदाहरण के लिए छह परतें लें, टॉप-जीएनडी और बॉटम-पावर माध्यम की मोटाई तांबे की मोटाई के अनुरूप होनी चाहिए, और जीएनडी-एल 2 और एल 3-पावर माध्यम की मोटाई तांबे की मोटाई के अनुरूप होनी चाहिए। लैमिनेटिंग करते समय यह ताना नहीं देगा।

(२) संकेत परत को आसन्न संदर्भ विमान के साथ कसकर जोड़ा जाना चाहिए (अर्थात, संकेत परत और आसन्न तांबे की कोटिंग परत के बीच की मध्यम मोटाई बहुत छोटी होनी चाहिए); पावर कॉपर ड्रेसिंग और ग्राउंड कॉपर ड्रेसिंग को कसकर जोड़ा जाना चाहिए।

(३) बहुत तेज गति के मामले में, सिग्नल परत को अलग करने के लिए अतिरिक्त परतें जोड़ी जा सकती हैं, लेकिन यह अनुशंसा की जाती है कि कई बिजली परतों को अलग न करें, जिससे अनावश्यक शोर हस्तक्षेप हो सकता है।

(४) विशिष्ट लेमिनेटेड डिज़ाइन परतों का वितरण निम्न तालिका में दिखाया गया है:

(५) परत व्यवस्था के सामान्य सिद्धांत:

घटक सतह के नीचे (दूसरी परत) ग्राउंड प्लेन है, जो डिवाइस परिरक्षण परत और शीर्ष परत तारों के लिए संदर्भ विमान प्रदान करता है;

जहां तक ​​संभव हो सभी सिग्नल लेयर्स ग्राउंड प्लेन से सटे हुए हैं।

जहां तक ​​संभव हो दो सिग्नल परतों के बीच सीधे निकटता से बचें;

मुख्य बिजली की आपूर्ति यथासंभव निकट होनी चाहिए;

टुकड़े टुकड़े संरचना की समरूपता को ध्यान में रखा जाता है।

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

(50 मेगाहर्ट्ज से नीचे की स्थितियों के लिए, कृपया इसे देखें और इसे उचित रूप से आराम दें), लेआउट सिद्धांत का सुझाव दिया गया है:

घटक सतह और वेल्डिंग सतह पूर्ण ग्राउंड प्लेन (ढाल) हैं;

कोई आसन्न समानांतर तारों की परत नहीं;

जहां तक ​​संभव हो सभी सिग्नल लेयर्स ग्राउंड प्लेन से सटे हुए हैं।

कुंजी संकेत गठन के निकट है और विभाजन क्षेत्र को पार नहीं करता है।