With the increasing speed of PCB paglipat ng signal, ang mga taga-disenyo ng PCB ngayon ay kailangang maunawaan at makontrol ang impedance ng mga bakas ng 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.

Paano makontrol ang impedance ng PCB

Sa pagsasagawa, kinakailangan upang makontrol ang impedance ng bakas kapag ang digital marginal na bilis ay lumampas sa 1ns o ang dalas ng analog ay lumampas sa 300Mhz. Ang isa sa mga pangunahing parameter ng isang bakas ng PCB ay ang katangian na impedance (ang ratio ng boltahe sa kasalukuyang habang ang alon ay naglalakbay kasama ang linya ng paghahatid ng signal). Ang katangian na impedance ng kawad sa naka-print na circuit board ay isang mahalagang index ng disenyo ng circuit board, lalo na sa disenyo ng PCB ng mataas na dalas ng circuit, dapat isaalang-alang kung ang katangian na impedance ng wire ay pare-pareho sa katangian na impedance na kinakailangan ng aparato o signal. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Pagkontrol sa imppedance

Ang Pagkontrol sa EImpedance, ang conductor sa circuit board ay magkakaroon ng lahat ng mga uri ng signal transmission, upang mapabuti ang rate ng paghahatid at dapat dagdagan ang dalas nito, kung ang linya mismo dahil sa pag-ukit, kapal ng stacking, lapad ng kawad at iba pang magkakaibang mga kadahilanan, ay magiging sanhi pagbabago ng halaga ng impedance, ang pagbaluktot ng signal. Samakatuwid, ang impedance na halaga ng conductor sa high-speed circuit board ay dapat na kontrolin sa loob ng isang tiyak na saklaw, na kilala bilang “impedance control”.

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. Ang impedance ng PCB ay umaabot mula 25 hanggang 120 ohm.

Sa pagsasagawa, ang isang linya ng paghahatid ng PCB ay karaniwang binubuo ng isang bakas, isa o higit pang mga layer ng sanggunian, at mga materyales sa pagkakabukod. Ang mga bakas at layer ay bumubuo sa control impedance. Ang PCBS ay madalas na multi-layered, at ang control impedance ay maaaring maitayo sa iba’t ibang mga paraan. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Lapad at kapal ng bakas ng signal

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

Pag-configure ng bakas at plato

Insulation constants of core and prefilled materials

Ang mga linya ng paghahatid ng PCB ay nagmula sa dalawang pangunahing anyo: Mikrostrip at Stripline.

Microstrip:

Ang isang linya ng microstrip ay isang strip conductor na may isang sangguniang eroplano sa isang gilid lamang, na may tuktok at panig na nakalantad sa hangin (o pinahiran), sa itaas ng ibabaw ng pare-pareho ng pagkakabukod ng Er circuit board, na may supply ng kuryente o saligan bilang isang sanggunian. Tulad ng ipinakita sa ibaba:

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:

Stripline:

Ang isang linya ng laso ay isang laso ng kawad na nakalagay sa pagitan ng dalawang mga eroplano na sanggunian, tulad ng ipinakita sa pigura sa ibaba. Ang mga dielectric Constant ng dielectric na kinakatawan ng H1 at H2 ay maaaring magkakaiba.

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. At iba pa.

Ginagamit ang SI9000 upang makalkula kung natutugunan ang mga kinakailangan sa impedance control:

Kalkulahin muna ang solong-end na kontrol sa impedance ng linya ng data ng DDR:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Piliin ang modelo, kapalit sa mga parameter, at piliin ang Walang Pagkalkulang Pagkalkula, tulad ng ipinakita sa pigura:

Ang ibig sabihin ng CoaTIng ay coaTIng, at kung walang coaTIng, punan ang 0 sa kapal at 1 sa dielectric (dielectric pare-pareho) (air).

Ang substrate ay nangangahulugang layer ng substrate, iyon ay, dielectric layer, sa pangkalahatan ay gumagamit ng fr-4, kapal na kinakalkula ng software ng pagkalkula ng impedance, pare-pareho ang dielectric na 4.2 (dalas na mas mababa sa 1GHz).

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

9. Ang prepreg / Core na konsepto ng layer ng pagkakabukod:

Ang PP (Prepreg) ay isang uri ng materyal na dielectric, na binubuo ng glass fiber at epoxy dagta. Ang Core ay talagang isang URI ng daluyan ng PP, ngunit ang dalawang panig nito ay natatakpan ng tanso na foil, habang ang PP ay hindi. Kapag gumagawa ng mga multilayer board, ang core at PP ay karaniwang ginagamit nang magkasama, at ang PP ay ginagamit upang magbuklod sa pagitan ng core at core.

10. Mga bagay na nangangailangan ng pansin sa disenyo ng paglalamina ng PCB

(1) problema sa Warpage

Ang disenyo ng layer ng PCB ay dapat na simetriko, iyon ay, ang kapal ng medium layer at layer ng tanso ng bawat layer ay dapat na simetriko. Dalhin ang halimbawa ng anim na mga layer, ang kapal ng tuktok ng GND at medium na nasa ilalim ng kapangyarihan ay dapat na naaayon sa kapal ng tanso, AT ng medium ng GND-L2 at L3-POWER ay dapat na pare-pareho sa kapal ng tanso. Hindi ito magbabangon kapag nakalamina.

(2) Ang layer ng signal ay dapat na mahigpit na isinama sa katabing eroplano na sanggunian (iyon ay, ang daluyan ng kapal sa pagitan ng signal layer at ang katabing layer ng patong na tanso ay dapat na napakaliit); Ang pagbibihis ng kuryente na tanso at pagbibihis ng tanso sa lupa ay dapat na mahigpit na isama.

(3) Sa kaso ng napakataas na bilis, maaaring idagdag ang labis na mga layer upang ihiwalay ang layer ng signal, ngunit inirerekumenda na huwag ihiwalay ang maraming mga layer ng kuryente, na maaaring maging sanhi ng hindi kinakailangang pagkagambala ng ingay.

(4) Ang pamamahagi ng mga tipikal na laminated layer ng disenyo ay ipinapakita sa sumusunod na talahanayan:

(5) Pangkalahatang mga prinsipyo ng pag-aayos ng layer:

Sa ibaba ng bahagi ng ibabaw (ang pangalawang layer) ay ang eroplano sa lupa, na nagbibigay ng layer ng kalasag ng aparato at ang sanggunian na eroplano para sa nangungunang mga kable ng layer;

Ang lahat ng mga layer ng signal ay katabi ng ground plane hanggang sa maaari.

Iwasan ang direktang pagkakadikit sa pagitan ng dalawang mga layer ng signal hangga’t maaari;

Ang pangunahing supply ng kuryente ay dapat na katabi hangga’t maaari;

Ang simetrya ng istraktura ng nakalamina ay isinasaalang-alang.

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

(Para sa mga kundisyon sa ibaba 50MHZ, mangyaring tingnan ito at relaks ito nang naaangkop), iminungkahi ang prinsipyo ng layout:

Ang bahagi ng ibabaw at ibabaw ng hinang ay kumpleto na ground plane (kalasag);

Walang katabing parallel layer ng mga kable;

Ang lahat ng mga layer ng signal ay katabi ng ground plane hanggang sa maaari.

Ang susi signal ay katabi ng pagbuo at hindi tumatawid sa segmentation zone.