With the increasing speed of PCB signalo perjungimas, šiandieniniai PCB dizaineriai turi suprasti ir kontroliuoti PCB pėdsakų varžą. 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.

Kaip valdyti PCB varžą

Praktiškai būtina kontroliuoti pėdsakų varžą, kai skaitmeninis ribinis greitis viršija 1ns arba analoginis dažnis viršija 300Mhz. Vienas iš pagrindinių PCB pėdsako parametrų yra būdinga varža (įtampos ir srovės santykis, kai banga keliauja signalo perdavimo linija). Būdinga vielos varža ant spausdintinės plokštės yra svarbus plokštės konstrukcijos rodiklis, ypač projektuojant aukšto dažnio grandinę, reikia apsvarstyti, ar būdinga vielos varža atitinka charakteristinę varžą, kurios reikalauja prietaisas ar signalas. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Varžos kontrolė

Impedanso valdymas, grandinės plokštės laidininkas, norėdamas pagerinti perdavimo greitį, turės perduoti visų tipų signalus ir turi padidinti dažnį, jei pati linija dėl ėsdinimo, krovimo storio, vielos pločio ir kitų skirtingų veiksnių sukels impedanso vertės pasikeitimas, signalo iškraipymas. Todėl laidininko impedanso vertė greitaeigėje plokštėje turėtų būti valdoma tam tikrame diapazone, vadinamame „impedanso valdymu“.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos PCB laidų varžai, yra šie: varinės vielos plotis, varinės vielos storis, terpės dielektrinė konstanta, terpės storis, trinkelės storis, įžeminimo laido kelias, laidai aplink laidus ir kt. PCB varža svyruoja nuo 25 iki 120 omų.

Praktiškai PCB perdavimo liniją paprastai sudaro pėdsakai, vienas ar daugiau etaloninių sluoksnių ir izoliacinės medžiagos. Pėdsakai ir sluoksniai sudaro valdymo varžą. PCBS dažnai bus daugiasluoksnis, o valdymo varža gali būti sukonstruota įvairiais būdais. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Signalo pėdsako plotis ir storis

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

Pėdsako ir plokštelės konfigūracija

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB perdavimo linijos yra dviejų pagrindinių formų: „Microstrip“ ir „Stripline“.

Microstrip:

Mikrojuostų linija yra juostinis laidininkas, kurio atskaitos plokštuma yra tik vienoje pusėje, o viršus ir šonai veikiami oro (arba padengti) virš izoliacijos pastoviosios Er plokštės paviršiaus, o maitinimo šaltinis arba įžeminimas yra atskaitos taškas. Kaip parodyta žemiau:

Pastaba: faktiškai gaminant PCB, plokščių gamintojas paprastai padengia PCB paviršių žalios alyvos sluoksniu, todėl apskaičiuojant faktinę varžą paprastai apskaičiuojamas žemiau pateiktas modelis paviršiaus mikropluošto linijai apskaičiuoti:

Juostelė:

Juostelės linija yra vielos juosta, uždėta tarp dviejų atskaitos plokštumų, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. H1 ir H2 dielektriko dielektrinės konstantos gali būti skirtingos.

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. Ir taip toliau.

SI9000 naudojamas apskaičiuoti, ar laikomasi varžos valdymo reikalavimų:

Pirmiausia apskaičiuokite DDR duomenų linijos vieno galo impedanso valdymą:

Viršutinis sluoksnis: 0.5oz vario storis, 5MIL vielos plotis, 3.8mil atstumas nuo atskaitos plokštumos, dielektrinė konstanta 4.2. Pasirinkite modelį, pakeiskite parametrus ir pasirinkite Lossless Calculation, kaip parodyta paveikslėlyje:

CoaTIng reiškia dengimą, o jei nėra coaTIng, užpildykite 0 storio ir 1 dielektriku (dielektrinė konstanta) (oras).

Substratas reiškia substrato sluoksnį, tai yra dielektrinį sluoksnį, paprastai naudojant fr-4, kurio storis apskaičiuojamas pagal varžos skaičiavimo programinę įrangą, dielektrinė konstanta 4.2 (dažnis mažesnis nei 1 GHz).

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

9. „Prepreg“/pagrindinė izoliacijos sluoksnio koncepcija:

PP (Prepreg) yra dielektrinės medžiagos rūšis, sudaryta iš stiklo pluošto ir epoksidinės dervos. Šerdis iš tikrųjų yra PP terpės TIPAS, tačiau jos dvi pusės yra padengtos vario folija, o PP – ne. Gaminant daugiasluoksnes plokštes, šerdis ir PP paprastai naudojami kartu, o PP – jungtis tarp šerdies ir šerdies.

10. Klausimai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį projektuojant PCB

(1) Sulenkimo problema

PCB sluoksnio dizainas turėtų būti simetriškas, tai yra, kiekvieno sluoksnio vidutinio ir vario sluoksnio storis turi būti simetriškas. Pavyzdžiui, paimkite šešis sluoksnius, viršutinės GND ir apatinės galios terpės storis turi atitikti vario storį, o GND-L2 ir L3-POWER terpės storis turi atitikti vario storį. Laminuojant tai nesusilieja.

(2) Signalo sluoksnis turi būti sandariai sujungtas su gretima atskaitos plokštuma (tai yra, vidutinis storis tarp signalinio sluoksnio ir gretimo vario dangos sluoksnio turi būti labai mažas); Maitinimo vario tvarstis ir šlifuotas varis turi būti sandariai sujungti.

(3) Esant labai dideliam greičiui, galima pridėti papildomų sluoksnių, kad būtų izoliuotas signalinis sluoksnis, tačiau rekomenduojama ne izoliuoti kelių maitinimo sluoksnių, nes tai gali sukelti nereikalingus triukšmo trikdžius.

(4) Tipiškų laminuotų dizaino sluoksnių pasiskirstymas pateiktas šioje lentelėje:

(5) Bendrieji sluoksnių išdėstymo principai:

Po komponento paviršiumi (antrasis sluoksnis) yra įžeminimo plokštuma, kuri suteikia prietaiso ekranavimo sluoksnį ir atskaitos plokštumą viršutinio sluoksnio laidams;

Visi signalo sluoksniai yra kiek įmanoma greta įžeminimo plokštumos.

Kiek įmanoma venkite tiesioginio dviejų signalų sluoksnių gretimumo;

Pagrindinis maitinimo šaltinis turi būti kuo greta;

Atsižvelgiama į laminato struktūros simetriją.

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

(Esant sąlygoms, mažesnėms nei 50 MHz, kreipkitės į jį ir tinkamai atsipalaiduokite), siūlomas išdėstymo principas:

Komponento paviršius ir suvirinimo paviršius yra visa įžeminimo plokštė (skydas);

Nėra gretimų lygiagrečių laidų sluoksnio;

Visi signalo sluoksniai yra kiek įmanoma greta įžeminimo plokštumos.

Pagrindinis signalas yra greta formavimo ir nekerta segmentavimo zonos.