With the increasing speed of PCB సిగ్నల్ స్విచింగ్, నేటి PCB డిజైనర్లు PCB ట్రేస్‌ల యొక్క అవరోధాన్ని అర్థం చేసుకోవాలి మరియు నియంత్రించాలి. తక్కువ సిగ్నల్ ప్రసార సమయాలకు మరియు ఆధునిక డిజిటల్ సర్క్యూట్ల అధిక గడియార రేట్లకు అనుగుణంగా, PCB ట్రేస్‌లు ఇకపై సాధారణ కనెక్షన్‌లు కాదు, ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌లు.

PCB ఇంపెడెన్స్‌ను ఎలా నియంత్రించాలి

ఆచరణలో, డిజిటల్ ఉపాంత వేగం 1 ఎన్‌ఎస్‌ని మించినప్పుడు లేదా అనలాగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ 300Mhz దాటినప్పుడు ట్రేస్ ఇంపెడెన్స్‌ను నియంత్రించడం అవసరం. పిసిబి ట్రేస్ యొక్క ముఖ్య పారామితులలో ఒకటి దాని లక్షణం నిరోధం (సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ వెంట వేవ్ ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ నిష్పత్తి). The characteristic impedance of wire on printed circuit board is an important index of circuit board design, especially in PCB design of high frequency circuit, it must be considered whether the characteristic impedance of wire is consistent with the characteristic impedance required by device or signal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

అవరోధం నియంత్రణ

ఇంపెడెన్స్ కంట్రోలింగ్, సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లోని కండక్టర్ ట్రాన్స్‌మిషన్ రేటును మెరుగుపరచడానికి అన్ని రకాల సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని ఫ్రీక్వెన్సీని తప్పనిసరిగా పెంచుతుంది, ఒకవేళ ఎచింగ్, స్టాకింగ్ మందం, వైర్ వెడల్పు మరియు ఇతర విభిన్న కారకాల వల్ల లైన్ కూడా వస్తుంది ఇంపెడెన్స్ విలువ మార్పు, సిగ్నల్ వక్రీకరణ. అందువల్ల, హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లోని కండక్టర్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ విలువ ఒక నిర్దిష్ట పరిధిలో నియంత్రించబడాలి, దీనిని “ఇంపెడెన్స్ కంట్రోల్” అని పిలుస్తారు.

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. PCB వైరింగ్ యొక్క అవరోధాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాలు: రాగి తీగ వెడల్పు, రాగి తీగ మందం, మాధ్యమం యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, మధ్యస్థ మందం, ప్యాడ్ మందం, గ్రౌండ్ వైర్ మార్గం, వైరింగ్ చుట్టూ వైరింగ్ , మొదలైనవి PCB ఇంపెడెన్స్ 25 నుండి 120 ఓం వరకు ఉంటుంది.

ఆచరణలో, PCB ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ సాధారణంగా ట్రేస్, ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ రిఫరెన్స్ లేయర్‌లు మరియు ఇన్సులేషన్ మెటీరియల్‌లను కలిగి ఉంటుంది. జాడలు మరియు పొరలు నియంత్రణ అవరోధాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. PCBS తరచుగా బహుళ-లేయర్‌గా ఉంటుంది, మరియు నియంత్రణ ఇంపెడెన్స్‌ను వివిధ మార్గాల్లో నిర్మించవచ్చు. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

సిగ్నల్ ట్రేస్ యొక్క వెడల్పు మరియు మందం

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

ట్రేస్ మరియు ప్లేట్ యొక్క ఆకృతీకరణ

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌లు రెండు ప్రధాన రూపాల్లో వస్తాయి: మైక్రోస్ట్రిప్ మరియు స్ట్రిప్‌లైన్.

Microstrip:

మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ అనేది ఒక వైపు మాత్రమే రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌తో ఉన్న స్ట్రిప్ కండక్టర్, ఎగువ మరియు వైపులా గాలికి (లేదా పూతతో), ఇన్సులేషన్ స్థిరాంకం ఎర్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ ఉపరితలం పైన, విద్యుత్ సరఫరా లేదా గ్రౌండింగ్ సూచనగా ఉంటుంది. క్రింద చూపిన విధంగా:

గమనిక: వాస్తవ PCB తయారీలో, బోర్డు తయారీదారు సాధారణంగా PCB యొక్క ఉపరితలంపై ఆకుపచ్చ నూనె పొరను పూస్తారు, కాబట్టి వాస్తవ ఇంపెడెన్స్ గణనలో, దిగువ చూపిన మోడల్ సాధారణంగా ఉపరితల మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ గణన కోసం ఉపయోగించబడుతుంది:

స్ట్రిప్‌లైన్:

రిబ్బన్ లైన్ అనేది క్రింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా రెండు రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌ల మధ్య ఉంచిన వైర్ రిబ్బన్. H1 మరియు H2 ప్రాతినిధ్యం వహించే విద్యుద్వాహకంలోని విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాలు భిన్నంగా ఉండవచ్చు.

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:

విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం Er, వైరింగ్ వెడల్పు W1, W2 (ట్రాపెజాయిడ్), వైరింగ్ మందం T మరియు ఇన్సులేషన్ పొర మందం H.

W1, W2:

The calculated value must be within the red box. అందువలన న.

SI9000 ఇంపెడెన్స్ నియంత్రణ అవసరాలు తీర్చబడిందో లేదో లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది:

మొదట DDR డేటా లైన్ యొక్క సింగిల్-ఎండ్ ఇంపెడెన్స్ నియంత్రణను లెక్కించండి:

టాప్ పొర: 0.5oz రాగి మందం, 5MIL వైర్ వెడల్పు, రిఫరెన్స్ ప్లేన్ నుండి 3.8 మిల్లీమీటర్ల దూరం, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 4.2. నమూనాను ఎంచుకోండి, పారామీటర్‌లలో ప్రత్యామ్నాయం చేయండి మరియు చిత్రంలో చూపిన విధంగా లాస్‌లెస్ కాలిక్యులేషన్‌ను ఎంచుకోండి:

CoaTIng అంటే coaTIng, మరియు coaTIng లేకపోతే, 0 మందంతో మరియు 1 విద్యుద్వాహకంలో (విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం) (గాలి) నింపండి.

సబ్‌స్ట్రేట్ అంటే సబ్‌స్ట్రేట్ లేయర్, అంటే విద్యుద్వాహక పొర, సాధారణంగా fr-4, ఇంపెడెన్స్ గణన సాఫ్ట్‌వేర్ ద్వారా లెక్కించిన మందం, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 4.2 (1GHz కంటే తక్కువ పౌన frequencyపున్యం).

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

9. ఇన్సులేషన్ పొర యొక్క ప్రీప్రెగ్/కోర్ కాన్సెప్ట్:

PP (ప్రీప్రెగ్) అనేది ఒక రకమైన విద్యుద్వాహక పదార్థం, ఇది గ్లాస్ ఫైబర్ మరియు ఎపోక్సీ రెసిన్‌తో కూడి ఉంటుంది. కోర్ వాస్తవానికి PP మాధ్యమం యొక్క TYPE, కానీ దాని రెండు వైపులా రాగి రేకుతో కప్పబడి ఉంటాయి, అయితే PP కాదు. బహుళస్థాయి బోర్డులను తయారు చేసేటప్పుడు, కోర్ మరియు PP సాధారణంగా కలిసి ఉపయోగించబడతాయి మరియు PP కోర్ మరియు కోర్ మధ్య బంధం కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

10. PCB లామినేషన్ డిజైన్‌లో శ్రద్ధ అవసరం

(1) వార్పేజ్ సమస్య

PCB యొక్క పొర రూపకల్పన సుష్టంగా ఉండాలి, అనగా, మీడియం పొర యొక్క మందం మరియు ప్రతి పొర యొక్క రాగి పొర సుష్టంగా ఉండాలి. ఉదాహరణకు ఆరు పొరలను తీసుకోండి, టాప్- GND మరియు దిగువ-శక్తి మాధ్యమం యొక్క మందం రాగి మందంతో స్థిరంగా ఉండాలి, మరియు GND-L2 మరియు L3-POWER మాధ్యమం రాగి మందంతో స్థిరంగా ఉండాలి. లామినేట్ చేసేటప్పుడు ఇది వార్ప్ చేయదు.

(2) సిగ్నల్ పొరను ప్రక్కనే ఉన్న రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌తో గట్టిగా కలపాలి (అంటే, సిగ్నల్ పొర మరియు ప్రక్కనే ఉన్న రాగి పూత పొర మధ్య మధ్యస్థ మందం చాలా చిన్నదిగా ఉండాలి); పవర్ కాపర్ డ్రెస్సింగ్ మరియు గ్రౌండ్ కాపర్ డ్రెస్సింగ్‌ను గట్టిగా కలపాలి.

(3) చాలా అధిక వేగం విషయంలో, సిగ్నల్ పొరను వేరుచేయడానికి అదనపు పొరలు జోడించబడతాయి, అయితే అనవసరమైన శబ్దం జోక్యం కలిగించే బహుళ శక్తి పొరలను వేరుచేయకూడదని సిఫార్సు చేయబడింది.

(4) సాధారణ లామినేటెడ్ డిజైన్ పొరల పంపిణీ క్రింది పట్టికలో చూపబడింది:

(5) పొర అమరిక యొక్క సాధారణ సూత్రాలు:

భాగం ఉపరితలం (రెండవ పొర) క్రింద గ్రౌండ్ ప్లేన్ ఉంది, ఇది పరికరం షీల్డింగ్ లేయర్ మరియు టాప్ లేయర్ వైరింగ్ కోసం రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌ను అందిస్తుంది;

అన్ని సిగ్నల్ పొరలు సాధ్యమైనంతవరకు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌కి ప్రక్కనే ఉంటాయి.

సాధ్యమైనంతవరకు రెండు సిగ్నల్ పొరల మధ్య ప్రత్యక్ష ప్రక్కన ఉండడం మానుకోండి;

ప్రధాన విద్యుత్ సరఫరా సాధ్యమైనంత ప్రక్కనే ఉండాలి;

లామినేట్ నిర్మాణం యొక్క సమరూపత పరిగణనలోకి తీసుకోబడుతుంది.

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

(50MHZ కంటే తక్కువ పరిస్థితుల కోసం, దయచేసి దీనిని చూడండి మరియు తగిన విధంగా సడలించండి), లేఅవుట్ సూత్రం సూచించబడింది:

కాంపోనెంట్ ఉపరితలం మరియు వెల్డింగ్ ఉపరితలం పూర్తి గ్రౌండ్ ప్లేన్ (డాలు);

ప్రక్కనే సమాంతర వైరింగ్ లేయర్ లేదు;

అన్ని సిగ్నల్ పొరలు సాధ్యమైనంతవరకు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌కి ప్రక్కనే ఉంటాయి.

కీ సిగ్నల్ ఏర్పడటానికి ప్రక్కనే ఉంది మరియు విభజన జోన్‌ను దాటదు.