With the increasing speed of PCB jelváltás, a mai PCB tervezőknek meg kell érteniük és szabályozniuk kell a PCB nyomok impedanciáját. 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.

A PCB impedancia szabályozása

A gyakorlatban szükség van a nyomkövetési impedancia szabályozására, ha a digitális határsebesség meghaladja az 1ns -t, vagy az analóg frekvencia meghaladja a 300 MHz -et. A NYÁK -nyomkövetés egyik legfontosabb paramétere a jellegzetes impedancia (a feszültség és az áram aránya, ahogy a hullám halad a jelátviteli vonalon). A drót nyomtatott áramkörre jellemző impedanciája az áramköri laptervezés fontos mutatója, különösen a nagyfrekvenciás áramkör NYÁK -tervezésénél, meg kell vizsgálni, hogy a vezeték jellemző impedanciája összhangban van -e az eszköz vagy a jel által megkövetelt jellemző impedanciával. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Impedancia szabályozás

Az impedancia szabályozás, az áramköri lap vezetője mindenféle jelátvitellel rendelkezik az átviteli sebesség javítása érdekében, és növelnie kell a frekvenciáját, ha maga a vonal a maratás, a halmozási vastagság, a vezeték szélessége és egyéb tényezők miatt impedancia értékváltozás, a jel torzulása. Ezért a vezeték impedanciaértékét a nagysebességű áramköri kártyán egy bizonyos tartományon belül kell szabályozni, az úgynevezett „impedancia szabályozás”.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. A PCB huzalozás impedanciáját befolyásoló fő tényezők a következők: a rézhuzal szélessége, a rézhuzal vastagsága, a közeg dielektromos állandója, a közeg vastagsága, a párna vastagsága, a földelő vezeték útvonala, a vezetékek körüli huzalozás stb. A PCB impedanciája 25 és 120 ohm között van.

A gyakorlatban a NYÁK -átviteli vezeték általában nyomvonalból, egy vagy több referenciarétegből és szigetelőanyagból áll. A nyomok és a rétegek képezik a vezérlő impedanciát. A PCBS gyakran többrétegű lesz, és a vezérlő impedancia sokféleképpen szerkeszthető. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

A jel nyomvonalának szélessége és vastagsága

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

A nyom és a lemez konfigurációja

Insulation constants of core and prefilled materials

A PCB átviteli vonalak két fő formában kaphatók: Microstrip és Stripline.

Microstrip:

A mikrostrip vonal egy szalagvezető, amelynek referenciasíkja csak az egyik oldalon van, a teteje és az oldalak pedig levegővel vannak érintve (vagy bevonattal vannak ellátva) a szigetelési állandó Er áramköri lap felülete felett, referenciaként a tápegységgel vagy a földeléssel. Az alábbiak szerint:

Note: In actual PCB manufacturing, the board manufacturer usually coats the surface of the PCB with a layer of green oil, so in actual impedance calculation, the model shown below is usually used for surface microstrip line calculation:

Csíkvonal:

A szalagvonal egy drótszalag, amelyet két referenciasík közé helyeznek, amint az az alábbi ábrán látható. A H1 és H2 által ábrázolt dielektrikum dielektromos állandói eltérőek lehetnek.

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. És így tovább.

Az SI9000 kiszámítja, hogy az impedancia -szabályozási követelmények teljesülnek -e:

Először számítsa ki a DDR adatvonal egyvégű impedancia-szabályozását:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Válassza ki a modellt, cserélje ki a paramétereket, és válassza a veszteségmentes számítást, az ábrán látható módon:

A coaTIng a coaTIng -et jelenti, és ha nincs coaTIng, töltsön 0 -t vastagságban és 1 -et dielektrikumban (dielektromos állandó) (levegő).

Az aljzat szubsztrátréteget, azaz dielektromos réteget jelent, általában fr-4-et használva, vastagsága impedancia-számítási szoftverrel számítva, dielektromos állandója 4.2 (frekvencia kisebb, mint 1 GHz).

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

9. A szigetelő réteg Prepreg/Core koncepciója:

A PP (Prepreg) egyfajta dielektromos anyag, amely üvegszálból és epoxigyantából áll. A Core valójában egy PP típusú közeg, de két oldalát rézfólia borítja, míg a PP nem. Többrétegű lapok készítésekor a magot és a PP -t általában együtt használják, a PP -t pedig a mag és a mag közötti kötéshez.

10. Figyelmet igénylő kérdések a NYÁK -laminálás tervezésében

(1) Vonulásprobléma

A NYÁK réteg kialakításának szimmetrikusnak kell lennie, vagyis a réteg vastagsága és a rézréteg vastagsága szimmetrikus legyen. Vegyünk például hat réteget: a felső GND és az alsó teljesítményű közeg vastagságának meg kell egyeznie a réz vastagságával, ÉS a GND-L2 és az L3-POWER közeg vastagságának meg kell egyeznie a réz vastagságával. Ez nem deformálódik lamináláskor.

(2) A jelréteget szorosan össze kell kapcsolni a szomszédos referenciasíkkal (vagyis a jelréteg és a szomszédos rézbevonó réteg közötti közegvastagságnak nagyon kicsinek kell lennie); Az erős rézkötést és az őrölt rézkötést szorosan össze kell kötni.

(3) Nagyon nagy sebesség esetén további rétegeket lehet hozzáadni a jelréteg elkülönítéséhez, de ajánlott, hogy ne különítsen el több teljesítményréteget, ami szükségtelen zajzavart okozhat.

(4) A tipikus laminált tervezési rétegek eloszlását az alábbi táblázat mutatja:

(5) A rétegek elrendezésének általános elvei:

A komponens felülete (a második réteg) alatt található az alaplap, amely biztosítja az eszköz árnyékoló rétegét és a referenciasíkot a felső réteg huzalozásához;

Minden jelréteg a lehető legközelebb van az alaplaphoz.

Kerülje a közvetlen szomszédságot két jelréteg között, amennyire csak lehetséges;

A fő tápegységnek a lehető legközelebb kell lennie;

A laminált szerkezet szimmetriáját figyelembe veszik.

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 MHz alatti feltételek esetén kérjük, olvassa el és lazítsa el megfelelően), az elrendezési elv javasolt:

Az alkatrész felülete és a hegesztési felület teljes alaplap (pajzs);

Nincs szomszédos párhuzamos huzalozási réteg;

Minden jelréteg a lehető legközelebb van az alaplaphoz.

A kulcsjel a formáció szomszédságában van, és nem lépi át a szegmentációs zónát.