PCB-impedanskontroll

SomPCB signalbyttehastigheter fortsetter å øke, dagens PCB-designere må forstå og kontrollere impedansen til PCB-spor. Med de kortere signaleringstidene og høyere klokkehastighetene til moderne digitale kretser, er ikke PCB-spor lenger enkle forbindelser, men snarere overføringslinjer.

I praksis er det nødvendig å kontrollere sporimpedansen ved digitale marginale hastigheter høyere enn 1ns eller analoge frekvenser over 300Mhz. En av nøkkelparametrene til PCB-spor er deres karakteristiske impedans (dvs. forholdet mellom spenningen og strømmen til en bølge når den beveger seg langs signaloverføringslinjen). Den karakteristiske impedansen til kretskortlederen er en viktig indikator på kretskortdesign, spesielt iPCB designav høyfrekvente kretser, må det tas i betraktning at den karakteristiske impedansen til lederen og enheten eller signalet som kreves av den karakteristiske impedansen til den samme, om den skal samsvare eller ikke. Dette involverer to konsepter: impedanskontroll og impedanstilpasning, denne artikkelen fokuserer på impedanskontroll og stabledesignproblemer.

Impedanskontroll, lederen i kretskortet vil ha en rekke signaloverføringer, for å forbedre overføringshastigheten og må forbedre frekvensen, selve linjen, hvis på grunn av etsing, tykkelsen på det laminerte laget, lederens bredde og andre forskjellige faktorer, vil resultere i impedans som er verdig å endre, slik at dens signalforvrengning. Derfor bør lederen i høyhastighetskretskortet, dens impedansverdi kontrolleres innenfor et visst område, kalt "impedanskontroll".

Impedansen til et PCB-spor vil bli bestemt av dens induktive og kapasitive induktans, motstand og konduktivitet. Faktorer som påvirker impedansen til PCB-sporene er: bredden på kobbertråden, tykkelsen på kobbertråden, dielektrikumets dielektriske konstant, tykkelsen på dielektrikumet, tykkelsen på putene, banen til jordledningen, spor rundt sporet, etc. PCB-impedans varierer fra 25 til 120 ohm.

I praksis er det nødvendig å kontrollere sporimpedansen ved digitale marginale hastigheter høyere enn 1ns eller analoge frekvenser over 300Mhz. En av nøkkelparametrene til PCB-spor er deres karakteristiske impedans (dvs. forholdet mellom spenningen og strømmen til en bølge når den beveger seg langs signaloverføringslinjen). Den karakteristiske impedansen til kretskortlederen er en viktig indikator på kretskortdesign, spesielt i PCB-design av høyfrekvente kretser, må det vurderes at den karakteristiske impedansen til lederen og enheten eller signalet som kreves av den karakteristiske impedansen av det samme, om de skal matche eller ikke. Dette involverer to konsepter: impedanskontroll og impedanstilpasning, denne artikkelen fokuserer på impedanskontroll og stabledesignproblemer.

Impedanskontroll, lederen i kretskortet vil ha en rekke signaloverføringer, for å forbedre overføringshastigheten og må forbedre frekvensen, selve linjen, hvis på grunn av etsing, tykkelsen på det laminerte laget, lederens bredde og andre forskjellige faktorer, vil resultere i impedans som er verdig å endre, slik at dens signalforvrengning. Derfor bør lederen i høyhastighetskretskortet, dens impedansverdi kontrolleres innenfor et visst område, kalt "impedanskontroll".

Impedansen til et PCB-spor vil bli bestemt av dens induktive og kapasitive induktans, motstand og konduktivitet. Faktorer som påvirker impedansen til PCB-spor er: bredden på kobbertråden, tykkelsen på kobbertråden, dielektrikumets dielektriske konstant, tykkelsen på dielektrikumet, tykkelsen på putene, banen til jordledningen, spor rundt sporet, etc. PCB-impedans varierer fra 25 til 120 ohm. I praksis består en PCB-overføringslinje vanligvis av et trådspor, ett eller flere referanselag og isolasjonsmateriale. Sporet og lagene danner kontrollimpedansen. PCB vil ofte være flerlags og kontrollimpedansen kan konstrueres på en rekke måter. Uansett hvilken metode som brukes, vil verdien av impedansen bli bestemt av dens fysiske struktur og de elektroniske egenskapene til isolasjonsmaterialet:

       Bredden og tykkelsen på signalsporet;

       Høyden på kjernen eller forhåndsfylt materiale på hver side av sporet;

       Konfigurasjonen av sporene og brettlagene;

       Isolasjonskonstantene til kjernen og forhåndsfylt materiale.

       Det er to hovedformer for PCB-overføringslinjer: Microstrip og Stripline.

       Mikrostrip:

       Microstrip er en båndtråd, som betyr en overføringslinje med et referanseplan på den ene siden, med toppen og sidene eksponert for luft (eller belagt), over overflaten av det isolerende konstante Er-kortet, referert til kraft- eller jordplanet.

       Merk: FaktiskPCB produksjon, kortprodusenten belegger vanligvis overflaten av PCB med et lag med grønn olje, så i faktiske impedansberegninger brukes vanligvis modellen vist nedenfor for overflatemikrostriplinjer:

       Stripline:

       En stripline er en trådstripe plassert mellom to referanseplan, som vist i figuren nedenfor, og de dielektriske konstantene til dielektrikkene representert ved H1 og H2 kan være forskjellige.

       De to ovennevnte eksemplene er bare en typisk demonstrasjon av mikrostrip-linjer og striplines, det er mange forskjellige typer spesifikke mikrostrip-linjer og striplines, for eksempel laminerte mikrostrip-linjer, etc., som alle er relatert til stablestrukturen til den spesifikke PCB-en.

       Ligningene som brukes til å beregne den karakteristiske impedansen krever komplekse matematiske beregninger, ofte ved bruk av feltløsningsmetoder, inkludert grenseelementanalyse, så ved å bruke den spesialiserte impedansberegningsprogramvaren SI9000, er alt vi trenger å gjøre å kontrollere parametrene til den karakteristiske impedansen:

       Dielektrisk konstant for isolasjonslaget Er, bredden på linjeføringen W1, W2 (trapesformet), tykkelsen på linjeføringen T og tykkelsen på isolasjonslaget H.