A mesura que les velocitats de commutació del senyal de PCB continuen augmentant, els planificadors de PCB actuals han de comprendre i manipular la impedància de les traces de PCB. Corresponent als temps de transmissió de senyal més curts i a les taxes de rellotge més elevades dels circuits digitals moderns, les traces del PCB ja no són connexions simples, sinó línies de transmissió.
A la pràctica, és desitjable manipular la impedància de traça quan la velocitat de vora digital supera els 1 ns o quan la freqüència simulada supera els 300 Mhz. Un dels paràmetres clau d'una traça de PCB és la seva impedància característica (és a dir, la relació entre la tensió i el corrent a mesura que l'ona viatja al llarg de la línia de transmissió del senyal). La impedància característica del conductor a la placa de circuit imprès és un indicador important de la disposició de la placa. Especialment en la planificació PCB de circuits d’alta freqüència, cal considerar si la impedància característica del conductor i la impedància característica requerida per l’equip o el senyal són habituals. . Es tracta de dos conceptes: la direcció d’impedàncies i la concordança d’impedàncies. Aquest article assenyala els problemes de la direcció d’impedàncies i la planificació de piles.
Control d’impedències
Control d'impedància (eImpedance Controling), hi ha diversos senyals transmesos als conductors a la placa de circuit. Cal millorar la freqüència per millorar la velocitat de transmissió. Si la línia en si està gravada, gruix laminat, amplada del fil i altres elements diferents, val la pena impedir la seva impedància i el senyal es distorsiona. Per tant, el conductor de la placa de circuit d’alta velocitat, el seu valor d’impedància s’hauria de controlar dins d’un rang determinat, anomenat “control d’impedància”.
La impedància de la traça del PCB es confirmarà per la seva inductància, resistència i conductància inductives i capacitives. Els principals factors que afecten la impedància de la traça del PCB són: l'amplada del fil de coure, el gruix del fil de coure, la constant dielèctrica del dielèctric, el gruix del dielèctric, el gruix del coixinet, el camí del terra filferro i els rastres al voltant de la traça. La impedància del PCB oscil·la entre 25 i 120 ohms.
A la pràctica, les línies de transmissió de PCB consisteixen normalment en una traça de filferro, una o més capes de referència i materials aïllants. Els rastres i les lloses formen la impedància de direcció. Els PCB sovint són de múltiples capes i la impedància de direcció es pot construir de diverses maneres. Tanmateix, independentment del mètode emprat, el valor de la impedància es determinarà per la seva estructura física i les propietats elèctriques del material aïllant:
Amplada i gruix del rastre de senyal
Alçada del nucli o material reomplert a banda i banda de la traça
Configuració de traç i placa
Constant d’aïllament del nucli i material pre-omplert
Hi ha dues formes principals de línies de transmissió de PCB: Microstrip i Stripline.
Microstrip:
La línia de microstrip és un conductor de tira, que fa referència a una línia de transmissió amb un pla de referència per un costat, i la part superior i els laterals estan exposats a l’aire (també recobert d’una capa de recobriment), que es posa a la superfície de l’aïllament. placa de circuit constant de Er a la referència a la potència o al pla de terra. Com es mostra a continuació:
Nota: En la pràctica de fabricació de PCB, la fàbrica de taulers generalment aplica una capa d’oli verd a la superfície de la placa PCB. Per tant, en el càlcul de la impedància pràctica, la línia de microtrip superficial es calcula generalment mitjançant el model que es mostra a la figura següent:
Estria:
La línia de franja és un conductor de franja situat entre dos plans de referència, tal com es mostra a la figura següent, les constants dielèctriques de la dielèctrica representades per H1 i H2 poden ser diferents.
Els dos exemples anteriors són només un exemple típic de línies de microstrip i línies de tira. Hi ha molts tipus de línies de microstrip i línies de tira, com les línies de microstrip laminades, que estan relacionades amb l'estructura laminada d'un PCB específic.
El càlcul matemàtic per calcular l'equivalent de la impedància característica es basa generalment en el mètode de solució de camp, que inclou l'anàlisi de l'element bretxa. Per tant, utilitzant el programari especial de comptabilitat d’impedàncies SI9000, el que hem de fer és manipular els paràmetres d’impedància característics:
La constant dielèctrica Er de la capa aïllant, les amplades de traça W1, W2 (trapezoïdal), el gruix de traça T i el gruix H de la capa aïllant.
Descripció de W1, W2:
Cal calcular el valor del quadre vermell. Analogia d’altres condicions.
A continuació, s'utilitza la comptabilitat SI9000 per complir els requisits de control d'impedències:
Primer calculeu el control d’impedància d’un extrem de la línia de dades DDR:
Capa superior: El gruix de coure és de 0,5 OZ, l'amplada de traça és de 5 MIL, l'espai entre el pla de referència és de 3,8 MIL i la constant dielèctrica de 4,2. Trieu el model, substituïu els paràmetres i seleccioneu el càlcul sense pèrdues, tal com es mostra:
El recobriment indica el recobriment. Si no hi ha recobriment, empleneu el gruix amb 0 i la constant dielèctrica s’omple amb 1 (aire).
El substrat indica que la capa de substrat, és a dir, la capa dielèctrica, es selecciona generalment entre FR-4 i el gruix es calcula mitjançant un programa de càlcul d’impedàncies i la constant dielèctrica és de 4,2 (quan la freqüència és inferior a 1 GHz).
Feu clic a l'element Pes (oz) per configurar el gruix del coure. El gruix del coure determina el gruix de la traça.
9. El concepte de Prepreg / Core per a l'aïllament:
El PP (prepreg) és una mena de material dielèctric, compost per fibra de vidre i resina epoxi. El nucli també és un mitjà tipus PP, però els seus dos costats estan coberts de paper de coure, però el PP no. Quan es fa un tauler multicapa, CORE i C generalment són cooperació PP, CORE i CORE s’uneixen a PP.
10. Precaucions en la planificació d’empilament de PCB:
(1), problema de la pàgina de guerra
La planificació de laminació del PCB ha de ser simètrica, és a dir, el gruix dielèctric de la capa i el gruix del coure de cada capa són simètrics. Quan s'utilitza el tauler de sis capes, són comuns els gruixos dielèctrics i el coure de TOP-GND i BOTTOM-POWER, GND-L2 Comú amb el gruix i el gruix de coure de L3-POWER. Això no provoca la guerra en el moment de la laminació.
(2) La capa de senyal ha d'estar ben acoblada al pla de referència proper (és a dir, el gruix del medi entre la capa de senyal i la capa de coure propera hauria de ser petit); el coure d'alimentació i el coure mòlt han d'estar ben acoblats.
(3) En una situació de velocitat molt alta, és possible participar en l'excés de formació per bloquejar la capa de senyal, però no es recomana bloquejar múltiples capes de potència, cosa que pot causar interferències sorolls innecessàries.
(4) La distribució típica de la capa de disposició de pila es mostra a la taula següent:
(5), les directrius generals per al disseny de capes:
La part inferior de la superfície del component (la segona capa) és el pla de terra, subministrant la capa de blindatge de l'equip i subministrant el pla de referència del cablejat de la capa superior;
Totes les capes de senyal poden estar adjacents al pla de terra;
Intenteu evitar que les dues capes de senyal siguin directament adjacents;
La font d’alimentació principal pot estar contigua a la mateixa;
Considereu la simetria de l'estructura laminada.
Pel que fa a la disposició de capes de la placa mare, la placa base existent és difícil de controlar el cablejat a llarg termini paral·lel i la freqüència de funcionament de la placa és superior als 50 MHz.
(Per a condicions inferiors a 50MHZ, consulteu la relaxació adequada), les pautes de disseny recomanades:
La superfície del component i la superfície de soldadura són plànols de terra complets (blindatge);
No hi ha capes de cablejat paral·leles adjacents;
Totes les capes de senyal poden estar adjacents al pla de terra;
El senyal clau està adjacent a l'estrat, no a la partició
