Etter hvert som PCB-signalvekslingshastighetene fortsetter å øke, trenger dagens PCB-planleggere å forstå og manipulere impedansen til PCB-spor. I samsvar med kortere signaloverføringstid og høyere klokkefrekvens for moderne digitale kretser, er PCB-spor ikke lenger enkle tilkoblinger, men overføringslinjer.
I praksis er det ønskelig å manipulere sporimpedansen når den digitale kanthastigheten er over 1 ns eller når den simulerte frekvensen overstiger 300 MHz. En av nøkkelparametrene til et PCB-spor er dens karakteristiske impedans (dvs. forholdet mellom spenning og strøm når bølgen beveger seg langs signaloverføringslinjen). Den karakteristiske impedansen til lederen på det trykte kretskortet er en viktig indikator på kortets utforming. Spesielt i PCB-planleggingen av høyfrekvente kretsløp er det nødvendig å vurdere om den karakteristiske impedansen til lederen og den karakteristiske impedansen som kreves av utstyret eller signalet er felles og samsvarer. . Dette innebærer to konsepter: impedansstyring og impedans matching. Denne artikkelen peker på spørsmålene om styring av impedans og stabling.
Impedansekontroll
Impedansekontroll (eImpedance Controling), det er forskjellige signaler som sendes i lederne i kretskortet. Det er nødvendig å forbedre frekvensen for å forbedre overføringshastigheten. Hvis selve linjen er etset, laminert tykkelse, ledningsbredde og andre forskjellige elementer, er impedansen verdt å endre og signalet blir forvrengt. Derfor skal lederen på høyhastighets kretskortet, dens impedansverdi kontrolleres innenfor et visst område, kalt "impedansekontroll."
Impedansen til PCB-sporingen vil bli bekreftet av dens induktive og kapasitive induktans, motstand og konduktans. De viktigste faktorene som påvirker impedansen til PCB-traseen er: bredden på kobbertråden, tykkelsen på kobbertråden, dielektrisk konstant til dielektrikum, tykkelsen på dielektrikum, tykkelsen på puten, veien til bakken ledning, og sporene rundt sporet. PCB-impedansen varierer fra 25 til 120 ohm.
I praksis består PCB-overføringslinjer typisk av et trådspor, ett eller flere referanselag og isolasjonsmaterialer. Spor og plater danner styreimpedansen. PCB vil ofte være flerlags, og styreimpedansen kan bygges på forskjellige måter. Uansett hvilken metode som brukes, vil impedansverdien imidlertid bestemmes av dens fysiske struktur og de elektriske egenskapene til det isolerende materialet:
Signal sporvidde og tykkelse
Høyde på kjernen eller forfylt materiale på hver side av sporet
Spor og kortkonfigurasjon
Isolasjonskonstant for kjernen og forfylt materiale
Det er to hovedformer for PCB-overføringslinjer: Microstrip og Stripline.
micros~~POS=TRUNC:
Mikrostriplinjen er en stripeleder, som refererer til en overføringsledning med et referanseplan på den ene siden, og toppen og sidene er utsatt for luften (også belagt med et belegglag), som er plassert på overflaten av isolasjonen konstant Er kretskort til Kraft- eller bakkeplanet er referert til. Som vist under:
Merk: I praksis med PCB-fremstilling påfører kortfabrikken generelt et lag med grønn olje på overflaten av PCB-platen. Derfor, i den praktiske impedansberegningen, beregnes overflatens mikrostriplinje generelt ved å bruke modellen vist i følgende figur:
stripline:
Stripelinjen er en stripeleder plassert mellom to referanseplaner, som vist i figuren nedenfor, de dielektriske konstantene til dielektrikken representert ved H1 og H2 kan være forskjellige.
Ovennevnte to eksempler er bare et typisk eksempel på mikrostriplinjer og stripelinjer. Det er mange typer mikrostriplinjer og stripelinjer, for eksempel laminerte mikrostriplinjer, som er relatert til den laminerte strukturen til en spesifikk PCB.
Den matematiske beregningen for å beregne ekvivalent av den karakteristiske impedansen er vanligvis basert på feltløsningsmetoden, som inkluderer analyse av spalteelementet. Derfor bruker vi den spesielle impedansbokføringsprogramvaren SI9000, det vi trenger å gjøre for å manipulere de karakteristiske impedansparametrene:
Den dielektriske konstanten Er av det isolerende laget, sporbredden W1, W2 (trapesformet), sporstykkelsen T og tykkelsen H for det isolerende laget.
Beskrivelse av W1, W2:
Det er nødvendig å beregne verdien i den røde ruten. Andre forhold analogi.
Følgende bruker SI9000-regnskap for å oppfylle kravene til impedansekontroll:
Beregn først den enkeltendte impedanskontrollen av DDR-datalinjen:
Øverste lag: Kobbertykkelsen er 0,5 OZ, sporbredden er 5 MIL, avstanden fra referanseplanet er 3,8 MIL, og den dielektriske konstanten er 4,2. Velg modellen, erstatt parametrene og velg den tapsfrie beregningen, som vist:
Belegg indikerer belegget. Hvis det ikke er belegg, må du fylle tykkelsen med 0, og den dielektriske konstanten fylles med 1 (luft).
Underlaget indikerer at underlagsjiktet, det vil si det dielektriske laget, generelt er valgt fra FR-4, og tykkelsen beregnes ved hjelp av programvare for impedansberegning, og den dielektriske konstanten er 4,2 (når frekvensen er mindre enn 1 GHz).
Klikk på Vekt (oz) for å stille inn kobbertykkelsen. Kobberets tykkelse bestemmer sporets tykkelse.
9. Konseptet Prepreg / Core for isolasjon:
PP (prepreg) er et slags dielektrisk materiale, sammensatt av glassfiber og epoksyharpiks. Core er også et PP-medium, men hans to sider er dekket med kobberfolie, men PP er det ikke. Når du lager flerlagsplater, er CORE og C generelt PP-samarbeid, CORE og CORE er bundet med PP.
10. Forholdsregler i PCB-stablingsplanlegging:
(1), problemer med warpage
Lamineringsplanleggingen av PCB skal være symmetrisk, det vil si den dielektriske lagtykkelsen og kobberbeleggingstykkelsen til hvert lag er symmetrisk. Når seks-lagsplaten brukes, er den dielektriske tykkelsen og kobbertykkelsen til TOP-GND og BOTTOM-POWER vanlige, GND-L2 Common med tykkelsen og kobbertykkelsen til L3-POWER. Dette forårsaker ikke vridning på lamineringstidspunktet.
(2) Signallaget skal være tett koblet til det nærliggende referanseplanet (dvs. tykkelsen på mediet mellom signallaget og det nærliggende kobberlaget skal være lite); strømforsyningen kobber og malt kobber skal være tett koblet.
(3) I en situasjon med svært høy hastighet er det mulig å delta i overflødig formasjon for å blokkere signallaget, men det anbefales ikke å blokkere flere kraftsjikt, noe som kan danne unødvendig støyforstyrrelse.
(4) Den typiske distribusjonen av stabellagslayout er vist i følgende tabell:
(5), de generelle retningslinjene for utforming av lag:
Undersiden av komponentoverflaten (det andre laget) er grunnplanet, som forsyner utstyrets skjermingslag og forsyner referanseplanet for topplagets ledninger;
Alle signallag kan være i tilknytning til bakkeplanet;
Forsøk å forhindre at de to signallagene ligger rett ved siden av;
Hovedkraftkilden kan være tilstøtende tilsvarende;
Vurder symmetrien til den laminerte strukturen.
Når det gjelder lagoppsettet til hovedkortet, er det eksisterende hovedkortet vanskelig å kontrollere parallellkablene med lange intervaller, og driftsfrekvensen for kortet er over 50 MHz.
(For forhold under 50MHZ, se passende avslapning), anbefalte retningslinjer for utforming:
Komponentoverflaten og sveiseoverflaten er komplette bakkeplan (skjold);
Ingen tilstøtende parallelle ledningslag;
Alle signallag kan være i tilknytning til bakkeplanet;
Nøkkelsignalet ligger i tilknytning til stratum, ikke på tvers av partisjonen
