Ker se hitrosti preklopa PCB signalov še naprej povečujejo, morajo današnji načrtovalci PCB razumeti in obvladovati impedanco sledov PCB. Skladno s krajšimi časi prenosa signala in višjimi taktnimi frekvencami sodobnih digitalnih vezij sledi PCB niso več preproste povezave, temveč daljnovodi.
V praksi je zaželeno manipulirati impedanco sledenja, kadar je hitrost digitalnega roba nad 1 ns ali ko simulirana frekvenca presega 300 Mhz. Eden ključnih parametrov sledi PCB je značilna impedanca (tj. Razmerje med napetostjo in tokom, ko val potuje po liniji prenosa signala). Značilna impedanca prevodnika na tiskanem vezju je pomemben pokazatelj postavitve plošče. Zlasti pri PCB načrtovanju visokofrekvenčnih tokokrogov je treba razmisliti, ali sta značilna impedanca prevodnika in značilna impedanca, ki ju zahteva oprema ali signal, skupni in se ujemata. . To vključuje dva koncepta: krmiljenje impedance in ujemanje impedance. Ta članek opozarja na vprašanja načrtovanja krmiljenja in impedance.
Nadzor impedance
Impedance control (eImpedance Control), v prevodnikih v vezju se prenašajo različni signali. Za izboljšanje hitrosti prenosa je treba izboljšati frekvenco. Če je črta jedkana, laminirana debelina, širina žice in drugi različni elementi, je impedanco vredno spremeniti in signal je popačen. Zato je treba prevodnik na plošči za visoke hitrosti, njegovo vrednost impedance nadzorovati v določenem območju, imenovanem "nadzor impedance."
Upornost sledi PCB bo potrjena z njegovo induktivno in kapacitivno induktivnostjo, odpornostjo in prevodnostjo. Glavni dejavniki, ki vplivajo na impedanco sledi PCB, so: širina bakrene žice, debelina bakrene žice, dielektrična konstanta dielektrika, debelina dielektrika, debelina blazinice, način tla žice in okoli sledi. Impedanca PCB se giblje od 25 do 120 ohmov.
V praksi prenosni vodi PCB običajno sestojijo iz žične sledi, ene ali več referenčnih plasti in izolacijskih materialov. Sledovi in plošče tvorijo krmilno impedanco. PCB-ji bodo pogosto večplastni, krmilna impedanca pa se lahko gradi na različne načine. Ne glede na uporabljeno metodo pa bo vrednost impedance določena glede na njeno fizično zgradbo in električne lastnosti izolacijskega materiala:
Širina in debelina sledi signala
Višina jedra ali napolnjenega materiala na obeh straneh sledi
Konfiguracija sledenja in plošče
Izolacijska konstanta jedra in napolnjen material
Obstajata dve glavni obliki prenosnih vodov PCB: Microstrip in Stripline.
Mikrotrak:
Mikrotrakasta linija je tračni vodnik, ki se nanaša na daljnovod z referenčno ravnino na eni strani, zgornji del in stranice pa so izpostavljeni zraku (tudi prevlečeni s prevlečno plastjo), ki je nameščen na površini izolacije konstantna plošča Er na sklic na moč ali ozemljitev. Kot je prikazano spodaj:
Opomba: V praksi izdelave PCB tovarna plošč običajno nanese plast zelenega olja na površino plošče PCB. Zato je pri izračunu praktične impedance površinska mikropotezna linija običajno izračunana po modelu, prikazanem na naslednji sliki:
Proga:
Linija traku je tračni vodnik med dvema referenčnima ravninama, kot je prikazano na naslednji sliki, so dielektrične konstante dielektrikov, ki jih predstavljata H1 in H2, lahko različne.
Zgornja dva primera sta le tipičen primer mikropojasnih linij in trakov. Obstaja veliko vrst mikropojasnih linij in trakov, kot so laminirane mikrotrakarske linije, ki so povezane s laminirano strukturo določenega PCB.
Matematični izračun za izračun ekvivalenta značilne impedance običajno temelji na metodi terenske rešitve, ki vključuje analizo vrzeli. Zato moramo s posebno programsko opremo za impedance SI9000 manipulirati z značilnimi parametri impedance:
Dielektrična konstanta Er izolacijske plasti, širine sledi W1, W2 (trapezno), debelina sledi T in debelina izolacijske plasti.
Opis W1, W2:
V rdečem polju je potrebno izračunati vrednost. Drugi pogoji analogija.
Naslednje uporablja računovodstvo SI9000 za izpolnjevanje zahtev nadzora impedance:
Najprej izračunajte krmiljenje impedance v podatkovni vrstici DDR:
Zgornja plast: debelina bakra je 0,5 OZ, širina sledi 5 MIL, odmik od referenčne ravnine 3,8 MIL, dielektrična konstanta pa 4,2. Izberite model, nadomestite parametre in izberite izračun izgube, kot je prikazano:
Premaz označuje prevleko. Če premaza ni, napolnite debelino z 0, dielektrična konstanta pa 1 (zrak).
Podlaga označuje, da je substratna plast, torej dielektrična plast, običajno izbrana izmed FR-4, debelina pa se izračuna s programsko opremo za izračun impedance, dielektrična konstanta pa 4,2 (kadar je frekvenca manjša od 1 GHz).
Kliknite element Teža (oz), da nastavite debelino bakra. Debelina bakra določa debelino sledi.
9. Koncept Prepreg / Core za izolacijo:
PP (prepreg) je vrsta dielektričnega materiala, sestavljenega iz steklenih vlaken in epoksi smole. Jedro je tudi medij tipa PP, vendar sta njegovi dve strani pokriti z bakreno folijo, PP pa ne. Pri izdelavi večplastne plošče sta CORE in C na splošno PP sodelovanje, CORE in CORE sta vezana s PP.
10. Varnostni ukrepi pri načrtovanju zlaganja PCB:
(1), težava z bojevanjem
Načrtovanje laminiranja PCB mora biti simetrično, to pomeni, da sta debelina dielektrične plasti in debelina bakrene obloge vsake plasti simetrični. Pri uporabi šestplastne plošče sta dielektrična debelina in debelina bakra TOP-GND in BOTTOM-POWER pogosta, GND-L2 Skupna z debelino in debelino bakra L3-POWER. To ne povzroči bojevanja v času laminiranja.
(2) Signalni sloj mora biti tesno povezan z bližnjo referenčno ravnino (tj. Debelina medija med signalno plastjo in bližnjo bakreno plastjo mora biti majhna); napajalni in zemeljski baker morata biti tesno povezana.
(3) V zelo visoki hitrosti je mogoče sodelovati pri tvorbi presežkov, da bi blokirali signalni sloj, vendar ni priporočljivo blokirati več napajalnih slojev, kar lahko povzroči nepotrebne motnje hrupa.
(4) Tipična porazdelitev plasti slojev je prikazana v naslednji tabeli:
(5), splošne smernice za postavitev slojev:
Spodnja stran sestavne površine (drugi sloj) je ozemljitvena ravnina, ki napaja zaščitni sloj opreme in dobavlja referenčno ravnino za ožičenje zgornjega sloja;
Vse signalne plasti so lahko blizu talne ravnine;
Poskusite preprečiti, da bi obe signalni plasti neposredno sesedili;
Glavni vir napajanja je lahko ustrezno zraven;
Upoštevajte simetrijo laminirane strukture.
Kar zadeva postavitev plasti matične plošče, je obstoječa matična plošča težko nadzorovati vzporedno daljinsko intervalno ožičenje, delovna frekvenca plošče pa je nad 50 MHz.
(Za pogoje pod 50 MHZ glejte ustrezno sprostitev), priporočene smernice za postavitev:
Površina sestavnega dela in varilna površina sta popolni tlorisi (ščit);
Brez sosednjih vzporednih ožičnih slojev;
Vse signalne plasti so lahko blizu talne ravnine;
Ključni signal je poleg sloja, ne čez particijo
