With the increasing speed of PCB sinyal değiştirme, günümüzün PCB tasarımcılarının PCB izlerinin empedansını anlaması ve kontrol etmesi gerekiyor. 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.

PCB empedansı nasıl kontrol edilir

Pratikte, dijital marjinal hız 1ns’yi aştığında veya analog frekans 300Mhz’yi aştığında iz empedansını kontrol etmek gerekir. Bir PCB izinin anahtar parametrelerinden biri, karakteristik empedansıdır (dalga sinyal iletim hattı boyunca ilerlerken voltajın akıma oranı). Baskılı devre kartı üzerindeki telin karakteristik empedansı, özellikle yüksek frekanslı devrenin PCB tasarımında, devre kartı tasarımının önemli bir indeksidir, telin karakteristik empedansının cihaz veya sinyal tarafından gereken karakteristik empedans ile tutarlı olup olmadığı dikkate alınmalıdır. This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

Empedans kontrolü

E Empedans Kontrolü, devre kartındaki iletken, iletim hızını iyileştirmek için her türlü sinyal iletimine sahip olacaktır ve hattın kendisi aşındırma, istifleme kalınlığı, tel genişliği ve diğer farklı faktörlerden dolayı neden olacaksa frekansını artırmalıdır. empedans değeri değişimi, sinyal bozulması. Bu nedenle, yüksek hızlı devre kartı üzerindeki iletkenin empedans değeri, “empedans kontrolü” olarak bilinen belirli bir aralıkta kontrol edilmelidir.

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. PCB empedansı 25 ila 120 ohm arasındadır.

Pratikte, bir PCB iletim hattı genellikle bir iz, bir veya daha fazla referans katmanı ve yalıtım malzemelerinden oluşur. İzler ve katmanlar kontrol empedansını oluşturur. PCBS genellikle çok katmanlı olacaktır ve kontrol empedansı çeşitli şekillerde oluşturulabilir. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Sinyal izinin genişliği ve kalınlığı

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

İz ve plaka konfigürasyonu

Insulation constants of core and prefilled materials

PCB iletim hatları iki ana biçimde gelir: Mikroşerit ve Şerit Hat.

Microstrip:

Bir mikroşerit hat, yalnızca bir tarafında referans düzlemi olan, üst ve yanları havaya maruz kalan (veya kaplanmış), yalıtım sabiti Er devre kartının yüzeyinin üzerinde, referans olarak güç kaynağı veya topraklama ile bir şerit iletkendir. Aşağıda gösterildiği gibi:

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:

şerit çizgisi:

Bir şerit çizgisi, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, iki referans düzlemi arasına yerleştirilmiş bir tel şerididir. H1 ve H2 ile temsil edilen dielektriklerin dielektrik sabitleri farklı olabilir.

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. Ve benzerleri.

SI9000, empedans kontrol gereksinimlerinin karşılanıp karşılanmadığını hesaplamak için kullanılır:

Önce DDR veri hattının tek uçlu empedans kontrolünü hesaplayın:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. Modeli seçin, parametreleri değiştirin ve şekilde gösterildiği gibi Kayıpsız Hesaplamayı seçin:

Kaplama, kaplama anlamına gelir ve kaplama yoksa kalınlık olarak 0 ve dielektrik (dielektrik sabiti) (hava) olarak 1 doldurun.

Substrat, substrat katmanı anlamına gelir, yani dielektrik katman, genellikle fr-4 kullanılarak, kalınlık empedans hesaplama yazılımıyla hesaplanır, dielektrik sabiti 4.2 (frekans 1GHz’den az).

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

9. Prepreg/Çekirdek yalıtım katmanı konsepti:

PP (Prepreg), cam elyaf ve epoksi reçineden oluşan bir tür dielektrik malzemedir. Çekirdek aslında bir TİP PP ortamıdır, ancak iki tarafı bakır folyo ile kaplıyken PP değildir. Çok katmanlı levhalar yapılırken, çekirdek ve PP genellikle birlikte kullanılır ve çekirdek ile çekirdek arasında yapıştırmak için PP kullanılır.

10. PCB laminasyon tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlar

(1) Çarpıtma sorunu

PCB’nin katman tasarımı simetrik olmalıdır, yani her katmanın orta katman ve bakır katmanının kalınlığı simetrik olmalıdır. Örneğin altı katman alın, üst GND ve alt güç ortamının kalınlığı bakırın kalınlığıyla tutarlı olmalı ve GND-L2 ve L3-POWER ortamının kalınlığı bakır kalınlığıyla tutarlı olmalıdır. Bu, laminasyon sırasında bükülmez.

(2) Sinyal katmanı, bitişik referans düzlemi ile sıkıca bağlanmalıdır (yani, sinyal katmanı ile bitişik bakır kaplama katmanı arasındaki orta kalınlık çok küçük olmalıdır); Güç bakır pansuman ve topraklanmış bakır pansuman sıkıca bağlanmalıdır.

(3) Çok yüksek hız durumunda, sinyal katmanını izole etmek için ekstra katmanlar eklenebilir, ancak gereksiz gürültü girişimine neden olabilecek birden fazla güç katmanının izole edilmemesi önerilir.

(4) Tipik lamine tasarım katmanlarının dağılımı aşağıdaki tabloda gösterilmektedir:

(5) Katman düzenlemesinin genel ilkeleri:

Bileşen yüzeyinin altında (ikinci katman), cihaz ekranlama katmanını ve üst katman kablolaması için referans düzlemi sağlayan topraklama düzlemi bulunur;

Tüm sinyal katmanları mümkün olduğunca yer düzlemine bitişiktir.

Mümkün olduğunca iki sinyal katmanı arasında doğrudan bitişiklikten kaçının;

Ana güç kaynağı mümkün olduğunca bitişik olmalıdır;

Laminat yapının simetrisi dikkate alınır.

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

(50 MHZ’nin altındaki koşullar için lütfen buna bakın ve uygun şekilde gevşetin), yerleşim ilkesi önerilir:

Bileşen yüzeyi ve kaynak yüzeyi komple zemin düzlemidir (kalkan);

Bitişik paralel kablolama katmanı yok;

Tüm sinyal katmanları mümkün olduğunca yer düzlemine bitişiktir.

Anahtar sinyal formasyona bitişiktir ve segmentasyon bölgesini geçmez.