With the increasing speed of ПХБ префрлување на сигнал, денешните дизајнери на ПХБ треба да ја разберат и контролираат импедансата на трагите од ПХБ. Соодветно на пократкото време на пренос на сигнал и повисоките стапки на часовник на модерните дигитални кола, трагите од ПХБ веќе не се едноставни конекции, туку далноводи.

Како да се контролира импедансата на ПХБ

Во пракса, неопходно е да се контролира импедансата на траги кога дигиталната маргинална брзина надминува 1ns или аналогната фреквенција надминува 300Mhz. Еден од клучните параметри на трагата на ПХБ е неговата карактеристична импеданса (односот на напонот кон струјата додека бранот се движи долж линијата за пренос на сигнал). Карактеристичната импеданса на жицата на плочата за печатено коло е важен индекс за дизајнот на коло, особено во дизајнот на ПХБ со високофреквентно коло, мора да се земе предвид дали карактеристичната импеданса на жицата е во согласност со карактеристичната импеданса што ја бара уредот или сигналот. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Контрола на импеданса

Контрола на ефикасноста, проводникот во колото ќе има секаков вид на пренос на сигнал, со цел да се подобри брзината на пренос и мора да се зголеми неговата фреквенција, ако самата линија поради офорт, дебелина на редење, ширина на жица и други различни фактори, ќе предизвика промена на вредноста на импедансата, нарушување на сигналот. Затоа, вредноста на импедансата на проводникот на таблата со голема брзина треба да се контролира во одреден опсег, познат како „контрола на импеданса“.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Главните фактори кои влијаат на импедансата на жици со ПХБ се: ширината на бакарна жица, дебелината на бакарна жица, диелектричната константа на медиумот, дебелината на медиумот, дебелината на подлогата, патеката на заземјувачката жица, жици околу жиците итн. Импедансата на ПХБ се движи од 25 до 120 оми.

Во пракса, далноводот за ПХБ обично се состои од трага, еден или повеќе референтни слоеви и изолациони материјали. Трагите и слоевите ја формираат контролната импеданса. PCBS често ќе биде повеќеслоен, а контролната импеданса може да се конструира на различни начини. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Ширина и дебелина на трагата на сигналот

Висината на јадрото или материјалот за полнење од двете страни на трагата

Конфигурација на трага и плоча

Insulation constants of core and prefilled materials

Далноводите за ПХБ доаѓаат во две главни форми: Микрострип и Стриплин.

Microstrip:

Микрострипската линија е проводник на ленти со референтна рамнина само на едната страна, со горниот и страничните страни изложени на воздух (или обложени), над површината на изолационата константа Er плоча, со напојување или заземјување како референца. Како што е прикажано подолу:

Забелешка: Во вистинското производство на ПХБ, производителот на табла обично ја премачкува површината на ПХБ со слој зелено масло, така што во реалната пресметка на импеданса, моделот прикажан подолу обично се користи за пресметка на површинска микрострасна линија:

Лента:

Лента со ленти е лента од жица поставена помеѓу две референтни рамнини, како што е прикажано на сликата подолу. Диелектричните константи на диелектрикот претставени со Н1 и Н2 можат да бидат различни.

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. И така натаму.

SI9000 се користи за да се пресмета дали се исполнети барањата за контрола на импеданса:

Прво пресметајте ја контролата на импеданса со еден крај на податочната линија DDR:

ВРВ слој: 0.5oz дебелина на бакар, ширина на жица 5MIL, растојание од 3.8mil од референтната рамнина, диелектрична константа 4.2. Изберете го моделот, заменете ги параметрите и изберете Пресметка без загуби, како што е прикажано на сликата:

КоаТИнг значи коаТИНГ, и ако нема коаТИНГ, пополнете 0 во дебелина и 1 во диелектрик (диелектрична константа) (воздух).

Подлогата означува слој на подлога, односно диелектричен слој, генерално користејќи fr-4, дебелина пресметана со софтвер за пресметка на импеданса, диелектрична константа 4.2 (фреквенција помала од 1GHz).

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

9. Prepreg/Core концепт на изолационен слој:

ПП (Препрег) е еден вид диелектричен материјал, составен од стаклени влакна и епоксидна смола. Јадрото е всушност ТИП на медиум ПП, но неговите две страни се покриени со бакарна фолија, додека ПП не е. Кога се прават повеќеслојни плочи, јадрото и ПП обично се користат заедно, а ПП се користи за поврзување помеѓу јадрото и јадрото.

10. Прашања што бараат внимание при дизајнирање на ламиниране на ПХБ

(1) Проблем со искривување

Дизајнот на слојот на ПХБ треба да биде симетричен, односно дебелината на средниот слој и бакарниот слој на секој слој треба да биде симетричен. Земете шест слоја на пример, дебелината на горниот GND и долниот енергетски медиум треба да биде конзистентна со дебелината на бакарот, а онаа на GND-L2 и L3-POWER медиумот треба да биде конзистентна со дебелината на бакарот. Ова нема да се искриви при ламинирање.

(2) Сигналниот слој треба да биде цврсто поврзан со соседната референтна рамнина (односно, средната дебелина помеѓу слојот на сигналот и соседниот слој од бакарен слој треба да биде многу мала); Моќниот бакар прелив и мелениот бакар прелив треба да бидат цврсто споени.

(3) Во случај на многу голема брзина, може да се додадат дополнителни слоеви за да се изолира сигналниот слој, но се препорачува да не се изолираат повеќе слоеви на моќност, што може да предизвика непотребно мешање на бучавата.

(4) Распределбата на типичните ламинирани слоеви за дизајн е прикажана во следната табела:

(5) Општи принципи на уредување на слоеви:

Под површинската компонента (вториот слој) се наоѓа рамнината за заземјување, која обезбедува заштитен слој на уредот и референтна рамнина за жици од горниот слој;

Сите слоеви на сигнали се во непосредна близина до рамнината на земјата колку што е можно.

Избегнувајте директна непосредна близина помеѓу два слоја на сигнали колку што е можно;

Главното напојување треба да биде што е можно поблизу;

Се зема предвид симетријата на структурата на ламинат.

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

(За услови под 50MHZ, ве молиме погледнете го и опуштете го соодветно), се предлага принципот на распоред:

Компонентната површина и површината за заварување се целосна рамнина за заземјување (штит);

Нема соседен паралелен жичен слој;

Сите слоеви на сигнали се во непосредна близина до рамнината на земјата колку што е можно.

Клучниот сигнал е во непосредна близина на формацијата и не ја преминува зоната на сегментација.