Empedans nazorati bo’lmasa, signalning sezilarli darajada aks etishi va buzilishi yuzaga keladi, natijada dizayn buziladi. PCI bus, PCI-E bus, USB, Ethernet, DDR xotira, LVDS signali va boshqalar kabi umumiy signallarning barchasi impedans nazoratini talab qiladi. Empedans nazorati oxir-oqibat PCB dizayni orqali amalga oshirilishi kerak, bu esa yuqori talablarni qo’yadi PCB kartasi texnologiya. PCB zavodi bilan aloqa o’rnatgandan so’ng va EDA dasturiy ta’minotidan foydalanish bilan birgalikda simlarning empedansi signal yaxlitligi talablariga muvofiq boshqariladi.

Tegishli impedans qiymatini olish uchun simlarni ulashning turli usullarini hisoblash mumkin.

Mikroto’lqinli chiziqlar

U o’rtada er tekisligi va dielektrik bo’lgan simli chiziqdan iborat. Agar dielektrik doimiyligi, chiziqning kengligi va uning er tekisligidan masofasi nazorat qilinsa, uning xarakterli empedansi nazorat qilinadi va aniqlik ± 5%atrofida bo’ladi.

PCB simlarining empedansini qanday boshqarish mumkin

Stripline

Lenta chizig’i – bu ikkita o’tkazgich tekisligi orasidagi dielektrik o’rtasida joylashgan mis tasmasi. Agar chiziqning qalinligi va kengligi, muhitning dielektrik konstantasi va ikki qavatning er tekisliklari orasidagi masofani nazorat qilish mumkin bo’lsa, chiziqning xarakterli empedansi nazorat qilinadi va aniqligi 10%ichida.

PCB simlarining empedansini qanday boshqarish mumkin

Ko’p qatlamli taxtaning tuzilishi:

PCB impedansini yaxshi nazorat qilish uchun PCB tuzilishini tushunish kerak:

Odatda biz ko’p qatlamli taxta deb ataydigan narsa yadroli plastinkadan va bir-biri bilan laminatlangan yarim qotib qolgan varaqdan iborat. Yadro taxtasi – qattiq, o’ziga xos qalinligi, bosilgan taxtaning asosiy materiali bo’lgan ikkita nonli mis plastinka. Va yarim quritilgan bo’lak infiltratsiya qatlamini tashkil qiladi, yadro plastinkasini yopishtirish rolini o’ynaydi, garchi ma’lum qalinligi bor bo’lsa-da, lekin uning qalinligini bosish jarayonida ba’zi o’zgarishlar yuz beradi.

Odatda ko’p qatlamli tashqi ikki dielektrik qatlam namlangan qatlam bo’lib, tashqi mis folga sifatida bu ikki qatlamning tashqi tomonida alohida mis folga qatlamlari ishlatiladi. Tashqi mis folga va ichki mis plyonkaning asl qalinligi spetsifikatsiyasi odatda 0.5oz, 1OZ, 2OZ (1OZ taxminan 35um yoki 1.4 mil) ni tashkil qiladi, lekin bir qator sirt ishlov berishdan so’ng tashqi mis folga qatlamining oxirgi qalinligi odatda taxminan ortadi. 1OZ. Ichki mis folga – bu yadro plastinkasining har ikki tomonidagi mis qoplamasi. Oxirgi qalinligi dastlabki qalinligidan unchalik farq qilmaydi, lekin u odatda gravitatsiya tufayli bir necha umrga kamayadi.

Ko’p qatlamli taxtaning eng tashqi qatlami payvandlash qarshiligining qatlami bo’lib, biz tez -tez “yashil yog ‘” deymiz, albatta, u sariq yoki boshqa ranglar ham bo’lishi mumkin. Lehim qarshilik qatlamining qalinligini odatda aniq aniqlash oson emas. Sirtda mis plyonkasi bo’lmagan joy, mis folga bilan taqqoslaganda biroz qalinroq, lekin mis folga qalinligi yo’qligi sababli, bosilgan taxta yuzasiga barmoqlarimiz bilan tekkizsak, mis folga hali ham ko’zga tashlanadi.

Bosilgan taxtaning ma’lum bir qalinligi qilinganida, bir tomondan, material parametrlarini oqilona tanlash talab qilinadi, boshqa tomondan, yarim quritilgan varaqning oxirgi qalinligi dastlabki qalinligidan kichik bo’ladi. Quyidagilar odatda 6 qavatli laminatlangan tuzilishdir:

PCB simlarining empedansini qanday boshqarish mumkin

PCB parametrlari:

Turli xil PCB zavodlarida PCB parametrlarida ozgina farq bor. Elektron platalar zavodining texnik yordami bilan aloqa orqali biz zavodning ba’zi parametr ma’lumotlarini oldik:

Yuzaki mis folga:

Mis plyonkaning uchta qalinligi ishlatilishi mumkin: 12um, 18um va 35um. Tugatgandan so’ng oxirgi qalinligi taxminan 44um, 50um va 67um.

Yadro plitasi: S1141A, standart FR-4, ikkita nonli mis plastinka ishlatiladi. Ixtiyoriy spetsifikatsiyalarni ishlab chiqaruvchi bilan bog’lanish orqali aniqlash mumkin.

Yarim quritilgan planshet:

Texnik xususiyatlari (asl qalinligi) 7628 (0.185 mm), 2116 (0.105 mm), 1080 (0.075 mm), 3313 (0.095 mm). Bosishdan keyin haqiqiy qalinligi odatda dastlabki qiymatdan taxminan 10-15um kam bo’ladi. Bir xil infiltratsiya qatlami uchun maksimal 3 ta yarim quritilgan planshetdan foydalanish mumkin, va 3 ta yarim quritilgan tabletkaning qalinligi bir xil bo’la olmaydi, kamida bitta yarim davolangan planshetdan foydalanish mumkin, lekin ba’zi ishlab chiqaruvchilar kamida ikkitasini ishlatishi kerak. . Agar yarim quritilgan bo’lakning qalinligi etarli bo’lmasa, yadro plastinkasining har ikki tomonidagi mis plyonkani qirib tashlash mumkin, so’ngra yarim quritilgan bo’lakni ikki tomondan bog’lab qo’yish mumkin, shunda qalinroq infiltratsiya qatlami bo’lishi mumkin. erishildi.

Resursli payvandlash qatlami:

Mis folga ustidagi lehim qarshilik qatlamining qalinligi C2≈8-10um. Mis folga bo’lmagan sirtdagi lehim qarshilik qatlamining qalinligi C1 bo’lib, u yuzadagi mis qalinligiga qarab o’zgaradi. Sirtdagi mis qalinligi 45um, C1≈13-15um va sirtdagi mis qalinligi 70um bo’lganda, C1≈17-18um.

Chiqib ketish bo’limi:

Biz simning kesimini to’rtburchaklar deb o’ylardik, lekin bu aslida trapezoid. Misol uchun, TOP qatlamini olganda, mis folga qalinligi 1OZ bo’lganda, trapezoidning yuqori pastki qirrasi pastki pastki chetidan 1MIL qisqaroq bo’ladi. Misol uchun, agar chiziq kengligi 5MIL bo’lsa, unda yuqori va pastki tomonlari taxminan 4MIL, pastki va pastki tomonlari esa taxminan 5MIL. Yuqori va pastki qirralarning orasidagi farq mis qalinligi bilan bog’liq. Quyidagi jadvalda har xil sharoitda trapezoidning yuqori va pastki qismlari o’rtasidagi bog’liqlik ko’rsatilgan.

PCB simlarining empedansini qanday boshqarish mumkin

Ruxsat berish qobiliyati: yarim quritilgan varaqlarning o’tkazuvchanligi qalinligi bilan bog’liq. Quyidagi jadvalda har xil turdagi yarim quritilgan varaqlarning qalinligi va o’tkazuvchanlik parametrlari ko’rsatilgan:

PCB simlarining empedansini qanday boshqarish mumkin

Plastinaning dielektrik konstantasi ishlatilgan qatron materialiga bog’liq. FR4 plastinkasining dielektrik konstantasi 4.2 – 4.7 ni tashkil qiladi va chastota oshishi bilan kamayadi.

Dielektrik yo’qolish koeffitsienti: issiqlik va energiya sarfi tufayli o’zgaruvchan elektr maydonining ta’sirida bo’lgan dielektrik materiallar, dielektrik yo’qotish deyiladi, odatda dielektrik yo’qotish faktori Tan δ bilan ifodalanadi. S1141A uchun odatiy qiymat – 0.015.

Qayta ishlashni ta’minlash uchun minimal chiziq kengligi va chiziqlar oralig’i: 4mil/4mil.

Empedansni hisoblash vositasi:

Ko’p qavatli taxtaning tuzilishini tushunganimizda va kerakli parametrlarni o’zlashtirganimizda, EDA dasturi orqali impedansni hisoblashimiz mumkin. Buning uchun siz Allegro -dan foydalanishingiz mumkin, lekin men Polar SI9000 -ni tavsiya qilaman, bu xarakterli impedansni hisoblash uchun yaxshi vosita va hozirda ko’p PCB fabrikalarida ishlatiladi.

Differentsial chiziqning ham, bitta terminalli liniyaning ham ichki signalining xarakterli impedansini hisoblaganda, Polar SI9000 va Allegro o’rtasida ba’zi tafsilotlar, masalan, simning kesishishi shaklidagi kichik farqni topasiz. Ammo, agar bu Surface signalining xarakterli empedansini hisoblash bo’lsa, men sizga Surface modeli o’rniga Coated modelini tanlashingizni tavsiya qilaman, chunki bunday modellarda lehim qarshilik qatlamining mavjudligi hisobga olinadi, shuning uchun natijalar aniqroq bo’ladi. Quyida Lehim qarshilik qatlamini hisobga olgan holda Polar SI9000 bilan hisoblangan sirt differentsial chiziqli impedansning qisman skrinshotlari keltirilgan.

PCB simlarining empedansini qanday boshqarish mumkin

Lehim qarshilik qatlamining qalinligi oson nazorat qilinmaganligi sababli, taxta ishlab chiqaruvchisi tavsiya qilganidek, taxminiy yondashuv ham qo’llanilishi mumkin: Surface modeli hisobidan ma’lum bir qiymatni olib tashlang. Differentsial empedans minus 8 ohm va bitta uchli empedans minus 2 ohm bo’lishi tavsiya etiladi.

Kabellarni ulash uchun PCB uchun differentsial talablar

(1) Ulanish rejimini, parametrlarini va impedans hisobini aniqlang. Chiziqni yo’naltirishda ikki xil farq rejimi mavjud: tashqi qatlamli mikrostripli chiziqli farq rejimi va ichki qatlamli chiziqli chiziqli farq rejimi. Empedansni tegishli impedance hisoblash dasturi (masalan, POLAR-SI9000) yoki oqilona parametrlarni sozlash orqali impedansni hisoblash formulasi yordamida hisoblash mumkin.

(2) Parallel izometrik chiziqlar. Chiziq kengligi va oralig’ini aniqlang va yo’naltirishda hisoblangan chiziq kengligi va oralig’iga qat’iy rioya qiling. Ikki chiziq orasidagi masofa har doim o’zgarishsiz qolishi kerak, ya’ni parallel bo’lishi kerak. Parallelizmning ikkita usuli bor: biri-ikkita chiziq bir xil yonma-yon qatlamda yurishi, ikkinchisi-ikki chiziq ustki qatlamda yurishi. Odatda qatlamlar orasidagi farq signalini ishlatmaslikka harakat qiling, chunki jarayonda PCBni haqiqiy qayta ishlash jarayonida, kaskadli laminatlangan hizalanish aniqligi, ishlov berish aniqligi orasidagi farqdan ancha past bo’ladi va laminatsiyalangan dielektrik yo’qotish jarayonida, chiziqlar oralig’i qatlamlar oralig’idagi dielektrikning qalinligiga teng bo’lishini kafolatlay olmaydi, bu qatlamlar orasidagi farqni impedans o’zgarishi farqiga olib keladi. Farqi iloji boricha bir qatlam ichida ishlatish tavsiya etiladi.