With the increasing speed of PCB сигналды которуштуруу, бүгүнкү ПХБ дизайнерлери ПКБ издеринин импедансын түшүнүп, көзөмөлдөшү керек. 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.

PCB импедансын кантип көзөмөлдөө керек

Иш жүзүндө, санариптик маргиналдык ылдамдык 1нс же аналогдук жыштык 300МГцтен ашканда издин импедансын көзөмөлдөө зарыл. PCB изинин негизги параметрлеринин бири – анын мүнөздүү импедансы (толкун сигнал берүү линиясы боюнча жүргөндө чыңалуунун токко болгон катышы). Басып чыгарылган схемадагы зымдын мүнөздүү импедансы, чынжырдын дизайнынын маанилүү индекси болуп саналат, өзгөчө жогорку жыштыктагы ПХБ дизайнында, зымдын мүнөздүү импедансы түзмөк же сигнал талап кылган мүнөздүү импеданска шайкеш келеби же жокпу, эске алуу керек. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Импедансты башкаруу

Электр өткөргүчтүн көзөмөлү, схемада өткөргүчтүн өткөргүчүнүн ылдамдыгын жогорулатуу үчүн сигналдын бардык түрлөрү болот жана анын жыштыгын жогорулатуу керек, эгерде линиянын өзү чөгүп кетүү, калыңдыгы, зымдын туурасы жана башка факторлорго байланыштуу болсо импеданс маанисинин өзгөрүшү, сигналдын бузулушу. Ошондуктан, жогорку ылдамдыктагы схемада өткөргүчтүн импеданс мааниси белгилүү бир чекте контролдонушу керек, бул “импеданс контролу” деп аталат.

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. PCB импеданстары 25тен 120 Омго чейин.

Иш жүзүндө, ПХБнын берүү линиясы адатта изден, бир же бир нече маалымдама катмарлардан жана жылуулоо материалдарынан турат. Издер жана катмарлар контролдук импедансты түзөт. PCBS көбүнчө көп катмарлуу болот жана башкаруу импедансы ар кандай жолдор менен курулушу мүмкүн. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Сигнал изинин туурасы жана жоондугу

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

Издин жана табактын конфигурациясы

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB берүү линиялары эки негизги формада болот: Microstrip жана Stripline.

Microstrip:

Микросызыктуу линия – бул бир жагы гана таяныч учагы бар, үстү жана капталдары абага (же капталган), изоляциялоочу туруктуу Er схемасынын бетинен жогору, таяныч катары электр менен камсыздоо же жерге туташтыруу. Төмөндө көрсөтүлгөндөй:

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:

Stripline:

Тасма сызыгы – бул төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, эки таяныч учактын ортосуна жайгаштырылган зымдын лентасы. H1 жана H2 менен көрсөтүлгөн диэлектриктин диэлектрдик константалары ар кандай болушу мүмкүн.

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. Жана башка.

SI9000 is used to calculate whether the impedance control requirements are met:

Биринчиден, DDR маалымат линиясынын бирдиктүү импеданс көзөмөлүн эсептеңиз:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Үлгүнү тандаңыз, параметрлерге алмаштырыңыз жана сүрөттө көрсөтүлгөндөй Lossless Calculation тандаңыз:

CoaTIng coaTIng дегенди билдирет, эгерде coaTIng жок болсо, анда калыңдыгы боюнча 0 жана диэлектрикке (диэлектрдик туруктуу) (аба) 1 толтуруңуз.

Субстрат субстрат катмарын билдирет, башкача айтканда диэлектрик катмары, негизинен fr-4 колдонот, калыңдыгы импеданс эсептөө программасы менен эсептелет, диэлектрдик туруктуу 4.2 (жыштыгы 1ГГцтен аз).

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

9. Изоляция катмарынын Prepreg/Core түшүнүгү:

PP (Prepreg) – айнек буласынан жана эпокси чайырынан турган диэлектрикалык материалдын бир түрү. Негизи чындыгында PP чөйрөсүнүн ТИПИ, бирок анын эки жагы жез фольга менен капталган, ал эми PP андай эмес. Көп кабаттуу такталарды жасоодо, адатта, өзөк менен ПП бирге колдонулат, ал эми PP өзөк менен өзөктүн ортосунда байланыш үчүн колдонулат.

10. PCB ламинаттоо дизайнында көңүл бурууну талап кылган маселелер

(1) Warpage көйгөйү

ПХБнын катмарынын дизайны симметриялуу болушу керек, башкача айтканда, орто катмар менен жез катмарынын калыңдыгы симметриялуу болушу керек. Мисалы, алты катмарды алалы, GNDдин үстү менен астындагы кубаттуулуктун жыштыгы жездин калыңдыгына шайкеш келиши керек, ал эми GND-L2 менен L3-POWER чөйрөсүнүн жездин калыңдыгына шайкеш келиши керек. Бул ламинаттоодо кыйшык болбойт.

(2) Сигнал катмары чектеш маалымдама тегиздиги менен тыгыз байланышта болушу керек (башкача айтканда, сигнал катмары менен чектеш жез каптоо катмарынын ортосундагы орточо калыңдык өтө аз болушу керек); Power жез байытуу жана жер жез таңуу тыгыз байланышта болушу керек.

(3) Абдан жогорку ылдамдыкта, сигнал катмарын изоляциялоо үчүн кошумча катмарларды кошсо болот, бирок ызы -чуунун кереги жок кийлигишүүсүнө алып келиши мүмкүн болгон бир нече кубаттуу катмарларды бөлбөө сунушталат.

(4) типтүү ламинатталган дизайн катмарларынын таралышы төмөнкү таблицада көрсөтүлгөн:

(5) Катмарларды жайгаштыруунун жалпы принциптери:

Компоненттин бетинин астында (экинчи катмар) жердин тегиздиги турат, ал түзмөктү калкалоочу катмарды жана үстүңкү катмардын зымдары үчүн таяныч тегиздикти камсыз кылат;

Бардык сигналдык катмарлар мүмкүн болушунча жердин тегиздигине чектеш.

Мүмкүн болушунча эки сигнал катмарынын ортосундагы түз чектештиктен алыс болуңуз;

Негизги электр булагы мүмкүн болушунча чектеш болушу керек;

Ламинат структурасынын симметриясы эске алынат.

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

(50MHZден төмөн болгон шарттар үчүн, ага кайрылыңыз жана тийиштүү түрдө эс алыңыз), макеттин принциби сунушталат:

Компоненттин бети жана ширетүүчү бети толук жер тегиздиги (калкан);

Эч кандай чектеш параллелдүү зым катмары;

Бардык сигналдык катмарлар мүмкүн болушунча жердин тегиздигине чектеш.

Негизги сигнал формацияга жанаша жана сегменттөө зонасынан өтпөйт.