With the increasing speed of Друкована плата перемикання сигналів, сучасні дизайнери друкованих плат повинні розуміти та контролювати опір слідів друкованої плати. Відповідно до скороченого часу передачі сигналу та більш високих тактових частот сучасних цифрових схем, сліди друкованої плати – це вже не просто з’єднання, а лінії передачі.

Як контролювати опір друкованої плати

На практиці необхідно контролювати опір трасування, коли цифрова гранична швидкість перевищує 1 нс або аналогова частота перевищує 300 МГц. Одним з ключових параметрів трасування друкованої плати є її характерний опір (відношення напруги до струму під час проходження хвилі по лінії передачі сигналу). 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.

Контроль імпедансу

Контроль EImpance, провідник на друкованій платі матиме всі види передачі сигналу, щоб покращити швидкість передачі та повинен збільшити її частоту, якщо сама лінія через травлення, товщину укладання, ширину дроту та інші різні фактори спричинить зміна значення імпедансу, спотворення сигналу. Тому значення імпедансу провідника на високошвидкісній платі слід контролювати в певному діапазоні, відомому як «контроль імпедансу».

The impedance of a PCB trace will be determined by its inductive and capacitive inductance, resistance, and conductivity coefficient. Основними факторами, що впливають на опір проводки на друкованій платі, є: ширина мідного дроту, товщина мідного дроту, діелектрична проникність середовища, товщина середовища, товщина прокладки, шлях проводу заземлення, розводка навколо проводки тощо. Опір друкованої плати коливається від 25 до 120 Ом.

На практиці лінія передачі друкованої плати зазвичай складається з сліду, одного або декількох еталонних шарів та ізоляційних матеріалів. Сліди і шари утворюють контрольний опір. PCBS часто буде багатошаровим, а імпеданс управління можна побудувати різними способами. However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Ширина та товщина трасування сигналу

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

Конфігурація сліду та пластини

Insulation constants of core and prefilled materials

Лінії передачі друкованих плат мають дві основні форми: мікросмугову та смугову.

Microstrip:

Мікрополоскова лінія – це смуговий провідник з опорною площиною лише з одного боку, зверху та з боків, що піддаються впливу повітря (або з покриттям), над поверхнею плати постійної ізоляції Er, з джерелом живлення або заземленням як еталоном. Як показано нижче:

Примітка: При виробництві друкованої плати виробник плати зазвичай покриває поверхню друкованої плати шаром зеленої олії, тому при розрахунку фактичного імпедансу модель, наведена нижче, зазвичай використовується для розрахунку поверхневої мікрополоскової лінії:

Стриплайн:

Лінія стрічки – це стрічка з дроту, розміщена між двома опорними площинами, як показано на малюнку нижче. Діелектричні константи діелектрика, представлені H1 та H2, можуть бути різними.

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:

Діелектрична проникність Er, ширина проводки W1, W2 (трапеція), товщина проводки T і товщина ізоляційного шару H.

W1, W2:

The calculated value must be within the red box. І так далі.

SI9000 використовується для розрахунку, чи виконуються вимоги до контролю імпедансу:

Спочатку обчисліть єдиний контроль опору лінії даних DDR:

Верхній шар: товщина міді 0.5 унції, ширина дроту 5 мм, відстань 3.8 мілі від базової площини, діелектрична проникність 4.2. Виберіть модель, підставте в параметрах і виберіть Розрахунок без втрат, як показано на малюнку:

ПОКРИТТЯ означає покрівлю, і якщо покриття немає, заповніть 0 товщиною і 1 – діелектриком (діелектрична проникність) (повітря).

Підкладка означає шар підкладки, тобто діелектричний шар, зазвичай з використанням fr-4, товщина, розрахована за допомогою програмного забезпечення для розрахунку імпедансу, діелектрична проникність 4.2 (частота менше 1 ГГц).

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

9. Концепція попереднього або основного шару ізоляції:

PP (Prepreg) – це свого роду діелектричний матеріал, що складається зі скловолокна та епоксидної смоли. Ядро є насправді ТИП середовища PP, але його дві сторони покриті мідною фольгою, тоді як PP ні. При виготовленні багатошарових дощок сердечник і ПП зазвичай використовуються разом, а ПП використовується для з’єднання сердечника і сердечника.

10. Питання, що потребують уваги у дизайні ламінування друкованих плат

(1) Проблема деформації

Конструкція шару друкованої плати повинна бути симетричною, тобто товщина середнього шару та шару міді кожного шару повинна бути симетричною. Візьмемо, наприклад, шість шарів: товщина середовища верхньої та нижньої потужності повинна відповідати товщині міді, а товщина середовища GND-L2 та L3-POWER повинна відповідати товщині міді. Це не деформується при ламінуванні.

(2) Сигнальний шар повинен бути щільно з’єднаний з сусідньою опорною площиною (тобто середня товщина між шаром сигналу та прилеглим шаром мідного покриття повинна бути дуже маленькою); Силова мідна пов’язка і мідна пов’язка повинні бути щільно з’єднані.

(3) У разі дуже високої швидкості можуть бути додані додаткові шари для ізоляції сигнального шару, але рекомендується не ізолювати кілька шарів потужності, що може спричинити зайві перешкоди.

(4) Розподіл типових шаруватих шарів наведено в наступній таблиці:

(5) Загальні принципи розташування шарів:

Під поверхнею компонента (другий шар) знаходиться площина заземлення, яка забезпечує захисний шар пристрою та опорну площину для проводки верхнього шару;

Усі сигнальні шари максимально прилягають до площини землі.

Уникайте прямого примикання між двома шарами сигналу, наскільки це можливо;

Основне джерело живлення має бути максимально прилеглим;

Враховується симетрія структури ламінату.

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

(Для умов нижче 50 МГц, будь ласка, зверніться до нього та розслабтесь належним чином), пропонується принцип компонування:

Поверхня компонента та зварювальна поверхня є цілою площиною заземлення (щит);

Немає сусіднього паралельного шару проводки;

Усі сигнальні шари максимально прилягають до площини землі.

Ключовий сигнал прилягає до формації і не перетинає зону сегментації.