Deoarece viteza de comutare a semnalului PCB continuă să crească, planificatorii de astăzi trebuie să înțeleagă și să manipuleze impedanța urmelor PCB. Corespunzând timpilor de transmisie a semnalului mai scurt și ratelor de ceas mai mari ale circuitelor digitale moderne, urmele PCB nu mai sunt conexiuni simple, ci linii de transmisie.
În practică, este de dorit să se manipuleze impedanța de urmă atunci când viteza digitală a muchiei este peste 1 ns sau când frecvența simulată depășește 300 Mhz. Unul dintre parametrii cheie ai unei urmări PCB este impedanța sa caracteristică (adică raportul între tensiune și curent pe măsură ce unda circulă de-a lungul liniei de transmisie a semnalului). Impedanța caracteristică a conductorului pe placa de circuit imprimat este un indicator important al dispunerii plăcii. În special în planificarea PCB a circuitelor de înaltă frecvență, este necesar să se ia în considerare dacă impedanța caracteristică a conductorului și impedanța caracteristică cerută de echipament sau semnal sunt comune și se potrivesc. . Aceasta implică două concepte: direcția impedanței și potrivirea impedanței. Acest articol indică problemele direcției de impedanță și planificarea stivei.
Controlul impedanței
Controlul impedanței (eImpedance Controling), există diferite semnale transmise în conductoarele de pe placa de circuit. Este necesară îmbunătățirea frecvenței pentru îmbunătățirea vitezei de transmisie. Dacă linia în sine este gravată, grosimea laminată, lățimea firului și alte elemente diferite, impedanța merită schimbată și semnalul este denaturat. Prin urmare, conductorul de pe placa de circuit de mare viteză, valoarea impedanței sale trebuie controlată într-un anumit interval, numit „control impedanță”.
Impedanța urmelor PCB va fi confirmată prin inductanța inductivă și capacitivă, rezistența și conductanța sa. Factorii principali care afectează impedanța urmelor PCB sunt: lățimea firului de cupru, grosimea firului de cupru, constanta dielectrică a dielectricului, grosimea dielectricului, grosimea plăcuței, calea pământului sârmă și urmele din jurul urmelor. Impedanța PCB variază între 25 și 120 ohmi.
În practică, liniile de transmisie PCB constau, de obicei, dintr-o urmă de sârmă, unul sau mai multe straturi de referință și materiale izolatoare. Urmele și plăcile formează impedanța de direcție. PCB-urile vor fi adesea cu mai multe straturi și impedanța de direcție poate fi construită într-o varietate de moduri. Cu toate acestea, indiferent de metoda folosită, valoarea impedanței va fi determinată de structura sa fizică și de proprietățile electrice ale materialului izolant:
Lățimea și grosimea urmelor semnalului
Înălțimea miezului sau a materialului preumplut de o parte și de alta a urmelor
Configurarea urmelor și a plăcii
Constanta de izolare a miezului și a materialului preumplut
Există două forme principale de linii de transmisie PCB: Microstrip și Stripline.
microstrip:
Linia microstrip este un conductor de bandă, care se referă la o linie de transmisie cu un plan de referință pe o parte, iar partea superioară și laturile sunt expuse la aer (de asemenea acoperit cu un strat de acoperire), care este plasat pe suprafața izolației placa de circuit constant Er la planul de putere sau de masă este menționat. Așa cum se arată mai jos:
Notă: În practica fabricării PCB, fabrica de tablă aplică, în general, un strat de ulei verde pe suprafața plăcii PCB. Prin urmare, în calculul impedanței practice, linia de microstrip de suprafață este, în general, calculată folosind modelul prezentat în figura următoare:
stripline:
Linia de bandă este un conductor de bandă plasat între două planuri de referință, așa cum se arată în figura următoare, constantele dielectrice ale dielectricelor reprezentate de H1 și H2 pot fi diferite.
Cele două exemple de mai sus sunt doar un exemplu tipic de linii microstrip și linii de bandă. Există multe tipuri de linii microstrip și linii de bandă, cum ar fi liniile de microstrip laminate, care sunt legate de structura laminată a unui anumit PCB.
Calculul matematic pentru calculul echivalentului impedanței caracteristice se bazează, de obicei, pe metoda soluției de câmp, care include analiza elementului gol. Prin urmare, folosind software-ul special de contabilitate cu impedanță SI9000, ceea ce trebuie să facem este să manipulăm parametrii de impedanță caracteristici:
Constanta dielectrica Er a stratului izolant, lățimile urmelor W1, W2 (trapez), grosimea urmelor T și grosimea H a stratului izolant.
Descrierea W1, W2:
Este necesar să se calculeze valoarea în caseta roșie. Alte condiții analogie.
Următoarele utilizează contabilitatea SI9000 pentru a satisface cerințele controlului impedanței:
Mai întâi calculați controlul de impedanță unic al liniei de date DDR:
Stratul superior: Grosimea cuprului este de 0,5 OZ, lățimea urmelor este de 5 MIL, distanța de la planul de referință este de 3,8 MIL, iar constanta dielectrică este de 4,2. Alegeți modelul, înlocuiți parametrii și selectați calculul fără pierderi, după cum se arată:
Acoperirea indică acoperirea. Dacă nu există acoperire, completați grosimea cu 0, iar constanta dielectrică este umplută cu 1 (aer).
Substratul indică faptul că stratul de substrat, adică stratul dielectric, este în general selectat dintre FR-4, iar grosimea este calculată prin software de calcul al impedanței, iar constanta dielectrică este de 4,2 (când frecvența este mai mică de 1 GHz).
Faceți clic pe elementul Greutate (oz) pentru a seta grosimea de cupru a cuprului. Grosimea cuprului determină grosimea urmelor.
9. Conceptul de Prepreg / Core pentru izolare:
PP (prepreg) este un fel de material dielectric, compus din fibre de sticlă și rășină epoxidică. Nucleul este de asemenea un mediu de tip PP, dar cele două părți ale acestuia sunt acoperite cu folie de cupru, dar PP nu este. Atunci când fac placă cu mai multe straturi, CORE și C sunt, în general, cooperare PP, CORE și CORE sunt legate cu PP.
10. Precauții în planificarea stivuirii PCB:
(1), problemă de tip warpage
Planificarea laminării PCB ar trebui să fie simetrică, adică grosimea stratului dielectric și grosimea placării de cupru a fiecărui strat sunt simetrice. Când se folosește placa cu șase straturi, grosimea dielectrică și grosimea de cupru a TOP-GND și BOTTOM-POWER sunt comune, GND-L2 comună cu grosimea și grosimea de cupru a L3-POWER. Acest lucru nu provoacă război în momentul laminării.
(2) Stratul de semnal trebuie să fie strâns cuplat cu planul de referință din apropiere (adică, grosimea mediului dintre stratul de semnal și stratul de cupru din apropiere ar trebui să fie mică); alimentarea cu cupru și cupru măcinat trebuie să fie strâns cuplate.
(3) În situații de viteză foarte mare, este posibil să participați la formarea în exces pentru a bloca stratul de semnal, dar nu este recomandat să blocați mai multe straturi de putere, ceea ce poate forma interferențe de zgomot inutile.
(4) Distribuția tipică a stratului de dispunere a stivei este prezentată în următorul tabel:
(5), liniile directoare generale pentru aspectul straturilor:
Partea inferioară a suprafeței componente (al doilea strat) este planul la sol, care furnizează stratul de ecranare al echipamentului și furnizează planul de referință pentru cablarea stratului superior;
Toate straturile de semnal pot fi adiacente planului de sol;
Încercați să împiedicați cele două straturi de semnal să fie direct adiacente;
Sursa principală de alimentare poate fi învecinată cu ea în mod corespunzător;
Luați în considerare simetria structurii laminate.
În ceea ce privește dispunerea stratului plăcii-mamă, placa de bază existentă este dificil de controlat cablul paralel cu interval lung, iar frecvența de funcționare a plăcii este peste 50 MHz.
(Pentru condiții sub 50MHZ, consultați relaxarea corespunzătoare), recomandările de dispunere recomandate:
Suprafața componentă și suprafața de sudare sunt planuri de sol complete (scut);
Nu există straturi de cablare paralele adiacente;
Toate straturile de semnal pot fi adiacente planului de sol;
Semnalul cheie este adiacent stratului, nu peste partiție
