Riadenie impedancie PCB

AkoPCB Rýchlosť prepínania signálu sa neustále zvyšuje, dnešní dizajnéri PCB musia pochopiť a ovládať impedanciu stôp PCB. S kratšími časmi signalizácie a vyššími taktovacími frekvenciami moderných digitálnych obvodov už nie sú stopy PCB jednoduchými spojeniami, ale skôr prenosovými linkami.

V praxi je potrebné riadiť impedanciu stopy pri digitálnych hraničných rýchlostiach vyšších ako 1ns alebo analógových frekvenciách nad 300 MHz. Jedným z kľúčových parametrov stôp PCB je ich charakteristická impedancia (t. j. pomer napätia k prúdu vlny, ktorá sa pohybuje pozdĺž vedenia prenosu signálu). Charakteristická impedancia vodiča dosky plošných spojov je dôležitým ukazovateľom konštrukcie dosky plošných spojov, najmä vDizajn PCBvysokofrekvenčných obvodov je potrebné vziať do úvahy, že charakteristická impedancia vodiča a zariadenia alebo signálu požadovaná charakteristická impedancia toho istého, bez ohľadu na to, či sa zhoduje alebo nie. To zahŕňa dva koncepty: riadenie impedancie a prispôsobenie impedancie, tento článok sa zameriava na otázky riadenia impedancie a stohovania.

Riadenie impedancie, vodič v doske s plošnými spojmi bude mať rôzny prenos signálu, aby sa zlepšila jeho prenosová rýchlosť a musí sa zlepšiť jeho frekvencia, samotná linka, ak je kvôli leptaniu, hrúbka laminovanej vrstvy, šírka vodiča a iné rôzne faktory, bude mať za následok impedanciu hodnú zmeny, takže jej signál bude skreslený. Preto vodič vo vysokorýchlostnej doske s plošnými spojmi, jeho hodnota impedancie by mala byť riadená v určitom rozsahu, ktorý sa nazýva "riadenie impedancie".

Impedancia stopy PCB bude určená jej indukčnou a kapacitnou indukčnosťou, odporom a vodivosťou. Faktory ovplyvňujúce impedanciu stôp DPS sú: šírka medeného drôtu, hrúbka medeného drôtu, dielektrická konštanta dielektrika, hrúbka dielektrika, hrúbka podložiek, dráha uzemňovacieho drôtu, stopy okolo stopy atď. Impedancia DPS rozsah od 25 do 120 ohmov.

V praxi je potrebné riadiť impedanciu stopy pri digitálnych hraničných rýchlostiach vyšších ako 1ns alebo analógových frekvenciách nad 300 MHz. Jedným z kľúčových parametrov stôp PCB je ich charakteristická impedancia (t. j. pomer napätia k prúdu vlny, ktorá sa pohybuje pozdĺž vedenia prenosu signálu). Charakteristická impedancia vodiča plošného spoja je dôležitým ukazovateľom návrhu plošného spoja, najmä pri návrhu plošného spoja vysokofrekvenčných obvodov je potrebné brať do úvahy, že charakteristická impedancia vodiča a zariadenia alebo signálu vyžadovaného charakteristickou impedanciou toho istého, či sa zhodujú alebo nie. To zahŕňa dva koncepty: riadenie impedancie a prispôsobenie impedancie, tento článok sa zameriava na otázky riadenia impedancie a stohovania.

Riadenie impedancie, vodič v doske s plošnými spojmi bude mať rôzny prenos signálu, aby sa zlepšila jeho prenosová rýchlosť a musí sa zlepšiť jeho frekvencia, samotná linka, ak je kvôli leptaniu, hrúbka laminovanej vrstvy, šírka vodiča a iné rôzne faktory, bude mať za následok impedanciu hodnú zmeny, takže jej signál bude skreslený. Preto vodič vo vysokorýchlostnej doske s plošnými spojmi, jeho hodnota impedancie by mala byť riadená v určitom rozsahu, ktorý sa nazýva "riadenie impedancie".

Impedancia stopy PCB bude určená jej indukčnou a kapacitnou indukčnosťou, odporom a vodivosťou. Faktory ovplyvňujúce impedanciu stôp DPS sú: šírka medeného drôtu, hrúbka medeného drôtu, dielektrická konštanta dielektrika, hrúbka dielektrika, hrúbka podložiek, dráha uzemňovacieho drôtu, stopy okolo stopy atď. Impedancia DPS rozsah od 25 do 120 ohmov. V praxi sa prenosová linka PCB zvyčajne skladá z vodiacej stopy, jednej alebo viacerých referenčných vrstiev a izolačného materiálu. Stopa a vrstvy tvoria riadiacu impedanciu. PCB budú často viacvrstvové a riadiaca impedancia môže byť skonštruovaná rôznymi spôsobmi. Avšak bez ohľadu na použitú metódu bude hodnota impedancie určená jej fyzikálnou štruktúrou a elektronickými vlastnosťami izolačného materiálu:

       Šírka a hrúbka stopy signálu;

       Výška jadra alebo vopred naplneného materiálu na oboch stranách stopy;

       Konfigurácia stôp a vrstiev dosky;

       Izolačné konštanty jadra a predplneného materiálu.

       Existujú dve hlavné formy prenosových vedení PCB: Microstrip a Stripline.

       Mikropásik:

       Mikropásik je páskový drôt, čo znamená prenosové vedenie s referenčnou rovinou iba na jednej strane, s hornou časťou a stranami vystavenými vzduchu (alebo potiahnutými), nad povrchom izolačnej konštantnej Er dosky, vzhľadom na napájaciu alebo uzemňovaciu rovinu.

       Poznámka: V skutočnostiVýroba DPS, výrobca dosky zvyčajne potiahne povrch DPS vrstvou zeleného oleja, takže pri skutočných výpočtoch impedancie sa pre povrchové mikropáskové vedenia zvyčajne používa model zobrazený nižšie:

       Stripline:

       Páskové vedenie je pás drôtu umiestnený medzi dvoma referenčnými rovinami, ako je znázornené na obrázku nižšie, a dielektrické konštanty dielektrík reprezentovaných H1 a H2 môžu byť rôzne.

       Vyššie uvedené dva príklady sú len typickou demonštráciou mikropáskových vedení a páskových vedení, existuje veľa rôznych druhov špecifických mikropáskových vedení a páskových vedení, ako sú laminované mikropáskové vedenia atď., pričom všetky súvisia so skladacou štruktúrou špecifickej PCB.

       Rovnice používané na výpočet charakteristickej impedancie vyžadujú zložité matematické výpočty, často využívajúce metódy riešenia v teréne, vrátane analýzy hraničných prvkov, takže pomocou špecializovaného softvéru na výpočet impedancie SI9000 stačí ovládať parametre charakteristickej impedancie:

       Dielektrická konštanta izolačnej vrstvy Er, šírka vyrovnania W1, W2 (lichobežníkové), hrúbka vyrovnania T a hrúbka izolačnej vrstvy H.