With the increasing speed of ПХД сигналды ауыстыру, қазіргі ПХД дизайнерлері ПХД іздерінің кедергісін түсінуі және бақылауы қажет. 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.

ПХД кедергісін қалай басқаруға болады

Іс жүзінде цифрлық шекті жылдамдық 1нс немесе аналогтық жиілік 300 МГц -тен асқан кезде іздік импеданс бақылау қажет. ПХД ізінің негізгі параметрлерінің бірі – оның сипаттамалық кедергісі (толқын сигнал беру желісі бойымен қозғалатын кезде кернеудің токқа қатынасы). Басып шығарылған тақтадағы сымның сипаттамалық кедергісі – бұл схеманы құрудың маңызды көрсеткіші, әсіресе жоғары жиілікті ПХД конструкциясында сымның сипаттамалық кедергісі құрылғыға немесе сигналға қажет сипаттамалық кедергіге сәйкес келетінін ескеру қажет. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Импеданс бақылау

Электрлік импеданс бақылауы, схемадағы өткізгіш сигнал берудің барлық түрлеріне ие болады, егер беріліс жылдамдығын жақсарту үшін, егер оның сызылуы, қаттаудың қалыңдығы, сым ені және басқа да факторлардың әсерінен болса, оның жиілігін жоғарылату керек. импеданс мәнінің өзгеруі, сигналдың бұрмалануы. Сондықтан жоғары жылдамдықтағы тақтадағы өткізгіштің импеданс мәні белгілі бір диапазонда бақылануы керек, ол «импеданс бақылауы» деп аталады.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. The main factors affecting the impedance of PCB wiring are: the width of copper wire, the thickness of copper wire, the dielectric constant of medium, the thickness of medium, the thickness of pad, the path of ground wire, the wiring around the wiring, etc. ПХД кедергісі 25 -тен 120 Ом -ға дейін.

Іс жүзінде ПХД беру желісі әдетте ізден, бір немесе бірнеше тірек қабаттардан және оқшаулағыш материалдардан тұрады. Іздер мен қабаттар басқару импедансын құрайды. PCBS жиі көп қабатты болады және басқару импедансын әр түрлі жолмен жасауға болады. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Сигнал ізінің ені мен қалыңдығы

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

Із бен тақтайшаның конфигурациясы

Insulation constants of core and prefilled materials

ПХД тарату желілері екі негізгі түрде болады: Microstrip және Stripline.

Microstrip:

Микросызықтық сызық – бұл тек бір жағында тірек жазықтығы бар, үстіңгі жағы мен бүйірлері ауаға (немесе қапталған) оқшауланған тұрақты Er тақтасының бетінен жоғары, қуат көзі немесе жерге тұйықталуы бар жолақты өткізгіш. Төменде көрсетілгендей:

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:

Жолақ:

Таспа сызығы – төмендегі суретте көрсетілгендей екі тірек жазықтықтың арасына орналастырылған сым таспасы. Н1 және Н2 ұсынылған диэлектриктің диэлектрлік тұрақтылары әр түрлі болуы мүмкін.

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. Және тағы басқа.

SI9000 кедергілерді бақылау талаптарының орындалуын есептеу үшін қолданылады:

Алдымен DDR деректер желісінің біржақты импеданс бақылауын есептеңіз:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Үлгіні таңдаңыз, параметрлерді алмастырыңыз және суретте көрсетілгендей «Lossless Calculation» таңдаңыз:

CoaTIng – бұл қосылу дегенді білдіреді, ал егер ол жоқ болса, қалыңдығы 0 және диэлектрикке 1 (диэлектрлік тұрақты) (ауа) толтырыңыз.

Субстрат субстрат қабатын білдіреді, яғни диэлектрлік қабат, әдетте fr-4 көмегімен, қалыңдығы импеданс есептейтін бағдарламалық жасақтамамен есептеледі, диэлектрлік тұрақтылығы 4.2 (жиілігі 1 ГГц-тен төмен).

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

9. Оқшаулау қабатының Prepreg/Core тұжырымдамасы:

PP (Prepreg) – шыны талшық пен эпоксидті шайырдан тұратын диэлектрлік материалдың бір түрі. Ядро шын мәнінде PP ортасының ТҮРІ болып табылады, бірақ оның екі жағы мыс фольгамен қапталған, ал РР жоқ. Көп қабатты тақталар жасау кезінде әдетте ядро ​​мен РР бірге қолданылады, ал ПП өзек пен ядро ​​арасындағы байланыстыру үшін қолданылады.

10. ПХД ламинаттау дизайнында назар аударуды қажет ететін мәселелер

(1) Warpage мәселесі

ПХД қабатының дизайны симметриялы болуы керек, яғни орташа қабат пен әр қабаттың мыс қабатының қалыңдығы симметриялы болуы керек. Мысалы, алты қабатты алайық, жоғарғы GND мен төменгі қуатты ортаның қалыңдығы мыстың қалыңдығына сәйкес келуі керек, ал GND-L2 мен L3-POWER ортасының қалыңдығы мыстың қалыңдығына сәйкес болуы керек. Ламинаттау кезінде бұл бұзылмайды.

(2) Сигнал қабаты іргелес тірек жазықтықпен тығыз байланыстырылуы тиіс (яғни, сигнал қабаты мен іргелес мыс қаптау қабаты арасындағы орташа қалыңдық өте аз болуы керек); Күшті мысты байлау мен ұнтақталған мысты байлау тығыз байланыстырылуы керек.

(3) Өте жоғары жылдамдықта сигнал қабатын оқшаулау үшін қосымша қабаттарды қосуға болады, бірақ қажетсіз шу кедергісін тудыруы мүмкін бірнеше қуат қабатын оқшауламау ұсынылады.

(4) Әдеттегі ламинатталған конструкциялық қабаттардың таралуы келесі кестеде көрсетілген:

(5) Қабатты орналастырудың жалпы принциптері:

Компонент бетінен төмен (екінші қабат) – жердің жазықтығы, ол құрылғының экрандау қабатын және үстіңгі қабат сымдарының тірек жазықтығын қамтамасыз етеді;

Барлық сигналдық қабаттар мүмкіндігінше жердегі жазықтыққа жақын орналасқан.

Мүмкіндігінше сигналдың екі қабаты арасындағы тікелей іргелес болудан аулақ болыңыз;

Негізгі қуат көзі мүмкіндігінше іргелес болуы керек;

Ламинат құрылымының симметриясы ескеріледі.

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 МГц -тен төмен шарттар үшін оған сілтеме жасап, оны босаңсытыңыз), орналасу принципі ұсынылады:

Компоненттің беті мен дәнекерлеу беті толық жерлік жазықтық (қалқан);

Көршілес параллель сым қабаты жоқ;

Барлық сигналдық қабаттар мүмкіндігінше жердегі жазықтыққа жақын орналасқан.

Негізгі сигнал формацияға іргелес және сегменттеу аймағынан өтпейді.