Jinsi ya kudhibiti PCB impedance?

Without impedance control, considerable signal reflection and distortion will be caused, resulting in design failure. Ishara za kawaida, kama basi ya PCI, basi ya PCI-E, USB, Ethernet, kumbukumbu ya DDR, ishara ya LVDS, nk, zote zinahitaji udhibiti wa impedance. Impedance control ultimately needs to be realized through PCB design, which also puts forward higher requirements for PCB board technology. After communication with PCB factory and combined with the use of EDA software, the impedance of wiring is controlled according to the requirements of signal integrity.

Njia tofauti za wiring zinaweza kuhesabiwa ili kupata thamani sawa ya impedance.

Microstrip lines

• Inayo waya wa waya na ndege ya ardhini na dielectric katikati. Ikiwa mara kwa mara dielectric, upana wa mstari, na umbali wake kutoka kwa ndege ya ardhini unadhibitiwa, basi impedance yake ya tabia inadhibitiwa, na usahihi utakuwa ndani ya ± 5%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Stripline

Mstari wa Ribbon ni ukanda wa shaba katikati ya dielectri kati ya ndege mbili zinazoendesha. If the thickness and width of the line, the dielectric constant of the medium, and the distance between the ground planes of the two layers are controllable, the characteristic impedance of the line is controllable, and the accuracy is within 10%.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

The structure of multi-layer board:

Ili kudhibiti impedance ya PCB vizuri, ni muhimu kuelewa muundo wa PCB:

Kawaida kile tunachokiita bodi ya multilayer imeundwa na sahani ya msingi na karatasi iliyoimarishwa nusu iliyochanganywa pamoja na kila mmoja. Bodi ya msingi ni unene mgumu, maalum, sahani mbili za mkate wa shaba, ambayo ni nyenzo ya msingi ya bodi iliyochapishwa. And the semi-cured piece constitutes the so-called infiltration layer, plays the role of bonding the core plate, although there is a certain initial thickness, but in the process of pressing its thickness will occur some changes.

Kawaida tabaka mbili za nje za dielectri ya multilayer hutiwa maji, na tabaka tofauti za foil za shaba hutumiwa nje ya safu hizi mbili kama karatasi ya nje ya shaba. Unene wa asili wa karatasi ya shaba ya nje na foil ya ndani ya shaba kwa ujumla ni 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ ni karibu 35um au 1.4mil), lakini baada ya safu ya matibabu ya uso, unene wa mwisho wa karatasi ya shaba ya nje kwa jumla itaongezeka kwa karibu 1OZ. Jalada la ndani la shaba ni kifuniko cha shaba pande zote za sahani ya msingi. Unene wa mwisho hutofautiana kidogo na unene wa asili, lakini kwa ujumla hupunguzwa na um kadhaa kwa sababu ya kuchoma.

Safu ya nje ya bodi ya multilayer ni safu ya upinzani ya kulehemu, ambayo ndio tunayosema mara nyingi “mafuta ya kijani”, kwa kweli, inaweza pia kuwa ya manjano au rangi zingine. The thickness of the solder resistance layer is generally not easy to determine accurately. The area without copper foil on the surface is slightly thicker than the area with copper foil, but because of the lack of copper foil thickness, so the copper foil is still more prominent, when we touch the printed board surface with our fingers can feel.

When a particular thickness of the printed board is made, on the one hand, reasonable choice of material parameters is required, on the other hand, the final thickness of the semi-cured sheet will be smaller than the initial thickness. Ifuatayo ni muundo wa kawaida wa safu 6 za laminated:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

PCB parameters:

Different PCB plants have slight differences in PCB parameters. Through communication with circuit board plant technical support, we obtained some parameter data of the plant:

Picha ya shaba ya uso:

There are three thicknesses of copper foil that can be used: 12um, 18um and 35um. Unene wa mwisho baada ya kumaliza ni karibu 44um, 50um na 67um.

Sahani ya msingi: S1141A, kiwango cha FR-4, sahani mbili za shaba zilizotiwa mkate hutumiwa kawaida. Uainishaji wa hiari unaweza kuamua kwa kuwasiliana na mtengenezaji.

Semi-cured tablet:

Vipimo (unene wa asili) ni 7628 (0.185mm), 2116 (0.105mm), 1080 (0.075mm), 3313 (0.095mm). Unene halisi baada ya kubonyeza kawaida huwa karibu 10-15um chini ya thamani ya asili. Kiwango cha juu cha vidonge vitatu vilivyotibiwa vinaweza kutumiwa kwa safu ile ile ya kupenyeza, na unene wa vidonge 3 vilivyotibiwa nusu haviwezi kuwa sawa, angalau vidonge vya nusu vilivyotibiwa vinaweza kutumiwa, lakini wazalishaji wengine lazima watumie angalau mbili . Ikiwa unene wa kipande kilichotibiwa nusu haitoshi, karatasi ya shaba pande zote za sahani ya msingi inaweza kutolewa, na kisha kipande kilichoponywa nusu kinaweza kushikamana pande zote mbili, ili safu nyembamba ya kuingilia iweze mafanikio.

Safu ya kulehemu ya upinzani:

Unene wa safu ya kupinga ya solder kwenye foil ya shaba ni C2-8-10um. Unene wa safu ya kupinga solder juu ya uso bila karatasi ya shaba ni C1, ambayo inatofautiana na unene wa shaba juu ya uso. Wakati unene wa shaba juu ya uso ni 45um, C≈1-13um, na wakati unene wa shaba juu ya uso ni 15um, C≈70-1um.

Sehemu ya kuvuka:

Tungedhani kuwa sehemu ya msalaba wa waya ni mstatili, lakini kwa kweli ni trapezoid. Kuchukua safu ya TOP kama mfano, wakati unene wa foil ya shaba ni 1OZ, makali ya juu ya chini ya trapezoid ni 1MIL fupi kuliko makali ya chini ya chini. Kwa mfano, ikiwa upana wa laini ni 5MIL, basi pande za juu na chini ni karibu 4MIL na pande za chini na chini ni karibu 5MIL. Tofauti kati ya kingo za juu na chini zinahusiana na unene wa shaba. Jedwali lifuatalo linaonyesha uhusiano kati ya juu na chini ya trapezoid chini ya hali tofauti.

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Ruhusa: Ruhusa ya karatasi zilizotibiwa nusu inahusiana na unene. Jedwali lifuatalo linaonyesha vigezo vya unene na idhini ya aina tofauti za karatasi zilizoponywa nusu:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Mara kwa mara dielectri ya sahani inahusiana na nyenzo za resini zilizotumiwa. Mara kwa mara dielectri ya sahani ya FR4 ni 4.2 – 4.7, na hupungua na kuongezeka kwa masafa.

Sababu ya upotezaji wa dielectri: vifaa vya dielectri chini ya hatua ya kubadilisha uwanja wa umeme, kwa sababu ya joto na matumizi ya nishati huitwa upotezaji wa dielectri, kawaida huonyeshwa na sababu ya upotezaji wa dielectri Tan δ. Thamani ya kawaida ya S1141A ni 0.015.

Kiwango cha chini cha upana wa mstari na nafasi ya mstari kuhakikisha utengenezaji: 4mil / 4mil.

Utangulizi wa zana ya hesabu ya Impedance:

Tunapoelewa muundo wa bodi ya multilayer na kujua vigezo vinavyohitajika, tunaweza kuhesabu impedance kupitia programu ya EDA. Unaweza kutumia Allegro kufanya hivyo, lakini ninapendekeza Polar SI9000, ambayo ni zana nzuri ya kuhesabu impedance ya tabia na sasa inatumiwa na viwanda vingi vya PCB.

Wakati wa kuhesabu impedance ya tabia ya ishara ya ndani ya laini zote mbili na laini moja ya terminal, utapata tu tofauti kidogo kati ya Polar SI9000 na Allegro kwa sababu ya maelezo kadhaa, kama sura ya sehemu ya msalaba wa waya. Walakini, ikiwa ni kuhesabu impedance ya tabia ya ishara ya Uso, napendekeza uchague mtindo uliofunikwa badala ya mfano wa Uso, kwa sababu mifano hiyo inazingatia uwepo wa safu ya upinzani ya solder, kwa hivyo matokeo yatakuwa sahihi zaidi. Ifuatayo ni picha ndogo ya skrini ya upeo wa mstari wa kutofautisha uliohesabiwa na Polar SI9000 ikizingatia safu ya upinzani ya solder:

What is impedance control how to perform impedance control on PCB

Kwa kuwa unene wa safu ya kupinga ya solder haidhibitiwi kwa urahisi, njia inayokadiriwa pia inaweza kutumika, kama inavyopendekezwa na mtengenezaji wa bodi: toa thamani maalum kutoka kwa hesabu ya mfano wa Uso. Inashauriwa kuwa impedance ya kutofautisha iwe minus 8 ohms na impedance ya mwisho mmoja iwe minus 2 ohms.

Mahitaji tofauti ya PCB kwa wiring

(1) Tambua hali ya wiring, vigezo na hesabu ya impedance. Kuna aina mbili za njia tofauti za uelekezaji wa laini: safu ya nje ya hali ya utaftaji wa safu ndogo na hali ya ndani ya safu ya safu ya mkondo. Impedance inaweza kuhesabiwa na programu inayohusiana ya hesabu ya impedance (kama POLAR-SI9000) au fomula ya hesabu ya impedance kupitia mpangilio mzuri wa vigezo.

(2) Sambamba mistari isometriki. Tambua upana wa mstari na nafasi, na ufuate madhubuti upana wa mstari uliohesabiwa na nafasi wakati wa kusafirisha. Nafasi kati ya mistari miwili lazima kila wakati ibaki bila kubadilika, ambayo ni, kuweka sawa. There are two ways of parallelism: one is that the two lines walk in the same side-by-side layer, and the other is that the two lines walk in the over-under layer. Kwa ujumla jaribu kuzuia kutumia ishara ya utofauti kati ya matabaka, kwa sababu kwa sababu ya usindikaji halisi wa PCB katika mchakato, kwa sababu ya usahihi wa mpangilio wa laminated iko chini sana kuliko ilivyotolewa kati ya usahihi wa etching, na katika mchakato wa upotezaji wa dielectri ya laminated, haiwezi kudhibitisha nafasi ya mstari tofauti ni sawa na unene wa dielectri ya interlayer, itasababisha tofauti kati ya safu za tofauti ya mabadiliko ya impedance. Inashauriwa kutumia tofauti ndani ya safu moja iwezekanavyo.