With the increasing speed of BPA pertukaran isyarat, pereka PCB hari ini perlu memahami dan mengawal impedans jejak PCB. 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.

Cara mengawal impedans PCB

Dalam praktiknya, perlu untuk mengawal impedans jejak apabila kelajuan marginal digital melebihi 1ns atau frekuensi analog melebihi 300Mhz. Salah satu parameter utama jejak PCB adalah sifat impedansnya (nisbah voltan dengan arus ketika gelombang bergerak di sepanjang garis penghantaran isyarat). Impedans ciri wayar pada papan litar bercetak adalah indeks penting reka bentuk papan litar, terutamanya dalam reka bentuk PCB litar frekuensi tinggi, mesti dipertimbangkan sama ada ciri impedans wayar sesuai dengan ciri impedans yang diperlukan oleh peranti atau isyarat. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Kawalan Impedans

Pengendalian EImpedance, konduktor di papan litar akan mempunyai semua jenis penghantaran isyarat, untuk meningkatkan kadar penghantaran dan mesti meningkatkan frekuensi, jika saluran itu sendiri disebabkan oleh etsa, ketebalan susunan, lebar wayar dan faktor lain yang berbeza, akan menyebabkan perubahan nilai impedans, herotan isyarat. Oleh itu, nilai impedans konduktor pada papan litar berkelajuan tinggi harus dikendalikan dalam jarak tertentu, yang dikenali sebagai “kawalan impedans”.

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. Impedans PCB berkisar antara 25 hingga 120 ohm.

Dalam praktiknya, saluran penghantaran PCB biasanya terdiri daripada jejak, satu atau lebih lapisan rujukan, dan bahan penebat. Jejak dan lapisan membentuk impedans kawalan. PCBS selalunya akan berlapis-lapis, dan impedans kawalan dapat dibangun dengan berbagai cara. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Lebar dan ketebalan jejak isyarat

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

Konfigurasi jejak dan plat

Insulation constants of core and prefilled materials

Talian penghantaran PCB terdapat dalam dua bentuk utama: Microstrip dan Stripline.

Microstrip:

Garis mikrostrip adalah konduktor jalur dengan satah rujukan di satu sisi sahaja, dengan bahagian atas dan sisi terkena udara (atau dilapisi), di atas permukaan papan litar pemalar Er penebat, dengan bekalan kuasa atau pembumian sebagai rujukan. Seperti yang ditunjukkan di bawah:

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:

Talian:

Garis pita adalah pita dawai yang diletakkan di antara dua satah rujukan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Pemalar dielektrik dielektrik yang diwakili oleh H1 dan H2 boleh berbeza.

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. Dan sebagainya.

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

Kira terlebih dahulu kawalan impedans tunggal baris data DDR:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Pilih model, ganti parameter, dan pilih Pengiraan Tanpa Rugi, seperti yang ditunjukkan dalam gambar:

CoaTIng bermaksud coaTIng, dan jika tidak ada coaTIng, isikan ketebalan 0 dan 1 dielektrik (pemalar dielektrik) (udara).

Substrat bermaksud lapisan substrat, iaitu lapisan dielektrik, umumnya menggunakan fr-4, ketebalan yang dikira oleh perisian pengiraan impedans, pemalar dielektrik 4.2 (frekuensi kurang dari 1GHz).

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

9. Prepreg / Core konsep lapisan penebat:

PP (Prepreg) adalah sejenis bahan dielektrik, terdiri daripada gentian kaca dan resin epoksi. Inti sebenarnya adalah JENIS medium PP, tetapi kedua sisinya ditutup dengan kerajang tembaga, sedangkan PP tidak. Semasa membuat papan berlapis, inti dan PP biasanya digunakan bersama, dan PP digunakan untuk mengikat antara inti dan inti.

10. Perkara yang memerlukan perhatian dalam reka bentuk laminasi PCB

(1) Masalah warpage

Reka bentuk lapisan PCB harus simetris, iaitu ketebalan lapisan sederhana dan lapisan tembaga setiap lapisan harus simetris. Sebagai contoh, ambil enam lapisan, ketebalan medium atas-GND dan daya bawah mestilah selaras dengan ketebalan tembaga, dan ukuran medium GND-L2 dan L3-POWER harus selaras dengan ketebalan tembaga. Ini tidak akan melengkung semasa lamina.

(2) Lapisan isyarat harus digabungkan rapat dengan satah rujukan bersebelahan (iaitu, ketebalan sederhana antara lapisan isyarat dan lapisan salutan tembaga bersebelahan harus sangat kecil); Pembalut tembaga yang kuat dan pembalut tembaga yang digiling harus digabungkan dengan erat.

(3) Dalam hal kecepatan tinggi, lapisan tambahan dapat ditambahkan untuk mengisolasi lapisan sinyal, tetapi disarankan untuk tidak mengisolasi beberapa lapisan daya, yang dapat menyebabkan gangguan suara yang tidak perlu.

(4) Pembahagian lapisan reka bentuk berlamina ditunjukkan dalam jadual berikut:

(5) Prinsip umum susunan lapisan:

Di bawah permukaan komponen (lapisan kedua) terdapat bidang tanah, yang menyediakan lapisan pelindung peranti dan satah rujukan untuk pendawaian lapisan atas;

Semua lapisan isyarat berdekatan dengan permukaan tanah sejauh mungkin.

Elakkan jarak dekat antara dua lapisan isyarat sejauh mungkin;

Bekalan kuasa utama harus berdekatan dengan yang mungkin;

Simetri struktur lamina diambil kira.

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

(Untuk keadaan di bawah 50MHZ, sila rujuk dan rilekskannya dengan betul), prinsip susun atur disarankan:

Permukaan komponen dan permukaan kimpalan adalah satah tanah yang lengkap (perisai);

Tiada lapisan pendawaian selari yang bersebelahan;

Semua lapisan isyarat berdekatan dengan permukaan tanah sejauh mungkin.

Isyarat utama bersebelahan dengan formasi dan tidak melintasi zon segmentasi.