With the increasing speed of پی سی بی signal switching, today’s PCB designers need to understand and control the impedance of PCB traces. 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.

پی سی بی کی رکاوٹ کو کیسے کنٹرول کیا جائے

عملی طور پر ، ٹریس امپیڈنس کو کنٹرول کرنا ضروری ہے جب ڈیجیٹل مارجنل اسپیڈ 1ns سے زیادہ ہو یا ینالاگ فریکوئنسی 300 میگاہرٹز سے تجاوز کر جائے۔ پی سی بی ٹریس کے کلیدی پیرامیٹرز میں سے ایک اس کی خصوصیت کا رکاوٹ ہے (وولٹیج کا کرنٹ سے تناسب جیسا کہ لہر سگنل ٹرانسمیشن لائن کے ساتھ سفر کرتی ہے)۔ پرنٹڈ سرکٹ بورڈ پر تار کی خصوصیت کا رکاوٹ سرکٹ بورڈ ڈیزائن کا ایک اہم انڈیکس ہے ، خاص طور پر ہائی فریکوئنسی سرکٹ کے پی سی بی ڈیزائن میں ، اس بات پر غور کرنا ضروری ہے کہ آیا تار کی خصوصیت والی رکاوٹ ڈیوائس یا سگنل کے ذریعہ درکار خصوصیتی رکاوٹ سے مطابقت رکھتی ہے۔ This involves two concepts: impedance control and impedance matching. This paper focuses on impedance control and lamination design.

مائبادا کنٹرول

EImpedance Controling, the conductor in the circuit board will have all kinds of signal transmission, in order to improve the transmission rate and must increase its frequency, if the line itself due to etching, stacking thickness, wire width and other different factors, will cause impedance value change, the signal distortion. لہذا ، تیز رفتار سرکٹ بورڈ پر کنڈکٹر کی رکاوٹ کی قیمت کو ایک مخصوص حد کے اندر کنٹرول کیا جانا چاہئے ، جسے “مائبادا کنٹرول” کہا جاتا ہے۔

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. پی سی بی کی رکاوٹ 25 سے 120 اوہم تک ہوتی ہے۔

عملی طور پر ، ایک پی سی بی ٹرانسمیشن لائن عام طور پر ایک ٹریس ، ایک یا زیادہ حوالہ جات اور موصلیت کے مواد پر مشتمل ہوتی ہے۔ نشانات اور تہیں کنٹرول رکاوٹ بناتی ہیں۔ پی سی بی ایس اکثر کثیر پرتوں والا ہو گا ، اور کنٹرول کی رکاوٹ مختلف طریقوں سے بنائی جا سکتی ہے۔ However, whatever method is used, the impedance value will be determined by its physical structure and the electrical properties of the insulating material:

Width and thickness of signal trace

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

ٹریس اور پلیٹ کی تشکیل۔

Insulation constants of core and prefilled materials

پی سی بی ٹرانسمیشن لائنیں دو اہم شکلوں میں آتی ہیں: مائیکرو اسٹریپ اور سٹرپ لائن۔

Microstrip:

مائیکرو اسٹریپ لائن ایک پٹی کنڈکٹر ہے جس کا حوالہ ہوائی جہاز صرف ایک طرف ہوتا ہے ، اوپر اور اطراف ہوا کے سامنے ہوتے ہیں (یا لیپت) ، موصلیت مسلسل ایر سرکٹ بورڈ کی سطح کے اوپر ، بجلی کی فراہمی یا گراؤنڈنگ بطور حوالہ۔ جیسا کہ نیچے دکھایا گیا ہے:

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:

پٹی لائن:

ایک ربن لائن تار کا ایک ربن ہے جو دو حوالہ طیاروں کے درمیان رکھا گیا ہے ، جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ H1 اور H2 کی نمائندگی کرنے والے ڈائی الیکٹرک کے ڈائی الیکٹرک مستقل مختلف ہوسکتے ہیں۔

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. اور اسی طرح کی.

SI9000 is used to calculate whether the impedance control requirements are met:

First calculate the single-end impedance control of DDR data line:

TOP layer: 0.5oz copper thickness, 5MIL wire width, 3.8mil distance from the reference plane, dielectric constant 4.2. ماڈل کو منتخب کریں ، پیرامیٹرز میں متبادل کریں ، اور نقصان کے بغیر حساب کتاب کو منتخب کریں ، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے:

CoaTIng کا مطلب coaTIng ہے ، اور اگر کوئی coaTIng نہیں ہے تو ، 0 موٹائی میں اور 1 ڈائی الیکٹرک (ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ) (ہوا) میں بھریں۔

سبسٹریٹ کا مطلب ہے سبسٹریٹ لیئر ، یعنی ڈائی الیکٹرک لیئر ، عام طور پر fr-4 کا استعمال کرتے ہوئے ، موٹائی کا حساب رکاوٹ کیلکولیشن سافٹ ویئر ، ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ 4.2 (فریکوئنسی 1GHz سے کم)۔

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

9. موصلیت پرت کے Prepreg/بنیادی تصور:

پی پی (پریپریگ) ایک قسم کا ڈائی الیکٹرک مواد ہے ، جو گلاس فائبر اور ایپوکسی رال پر مشتمل ہے۔ کور دراصل پی پی میڈیم کا ایک ٹائپ ہے ، لیکن اس کے دونوں اطراف تانبے کے ورق سے ڈھکے ہوئے ہیں ، جبکہ پی پی نہیں ہے۔ ملٹی لیئر بورڈ بناتے وقت ، کور اور پی پی عام طور پر ایک ساتھ استعمال ہوتے ہیں ، اور پی پی کو کور اور کور کے درمیان بندھن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

10. پی سی بی لامینیشن ڈیزائن میں توجہ کی ضرورت ہے۔

(1) وار پیج کا مسئلہ۔

پی سی بی کی پرت کا ڈیزائن ہم آہنگ ہونا چاہیے ، یعنی درمیانی پرت کی موٹائی اور ہر پرت کی تانبے کی پرت ہم آہنگ ہونی چاہیے۔ مثال کے طور پر چھ پرتیں لیں ، اوپر GND اور نیچے پاور میڈیم کی موٹائی تانبے کی موٹائی کے مطابق ہونی چاہیے ، اور GND-L2 اور L3-POWER میڈیم کا تانبے کی موٹائی کے مطابق ہونا چاہیے۔ لیمینیٹنگ کے وقت یہ وارپ نہیں ہوگا۔

(2) سگنل پرت کو ملحقہ حوالہ طیارے کے ساتھ مضبوطی سے جوڑا جانا چاہیے (یعنی سگنل پرت اور ملحقہ تانبے کی کوٹنگ پرت کے درمیان درمیانی موٹائی بہت چھوٹی ہونی چاہیے) پاور تانبے کی ڈریسنگ اور زمینی تانبے کی ڈریسنگ کو مضبوطی سے جوڑا جانا چاہئے۔

(3) انتہائی تیز رفتاری کی صورت میں ، سگنل پرت کو الگ کرنے کے لیے اضافی تہوں کو شامل کیا جا سکتا ہے ، لیکن یہ سفارش کی جاتی ہے کہ متعدد پاور پرتوں کو الگ نہ کریں ، جو شور کی غیر ضروری مداخلت کا سبب بن سکتے ہیں۔

(4) عام پرتدار ڈیزائن تہوں کی تقسیم مندرجہ ذیل جدول میں دکھائی گئی ہے۔

(5) تہوں کی ترتیب کے عمومی اصول:

جزوی سطح کے نیچے (دوسری پرت) زمینی طیارہ ہے ، جو آلہ کو بچانے والی پرت اور اوپر کی پرت کی وائرنگ کے لیے حوالہ طیارہ فراہم کرتا ہے۔

تمام سگنل پرتیں جہاں تک ممکن ہو زمینی طیارے سے ملحق ہیں۔

جہاں تک ممکن ہو دو سگنل تہوں کے درمیان براہ راست ملحق ہونے سے گریز کریں۔

اہم بجلی کی فراہمی ممکن حد تک ملحقہ ہونی چاہیے۔

ٹکڑے ٹکڑے کے ڈھانچے کی توازن کو مدنظر رکھا جاتا ہے۔

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 سے نیچے کی شرائط کے لیے ، براہ کرم اس سے رجوع کریں اور مناسب طریقے سے آرام کریں) ، ترتیب کا اصول تجویز کیا گیا ہے:

جزوی سطح اور ویلڈنگ کی سطح مکمل زمینی ہوائی جہاز (ڈھال) ہیں۔

کوئی متوازی وائرنگ پرت نہیں

تمام سگنل پرتیں جہاں تک ممکن ہو زمینی طیارے سے ملحق ہیں۔

کلیدی سگنل فارمیشن سے متصل ہے اور سیگمنٹشن زون کو پار نہیں کرتا۔