PCB-impedanskontroll

SomPCB signalväxlingshastigheterna fortsätter att öka, dagens PCB-designers behöver förstå och kontrollera impedansen för PCB-spår. Med de kortare signaleringstiderna och högre klockfrekvenserna hos moderna digitala kretsar är PCB-spår inte längre enkla anslutningar, utan snarare transmissionslinjer.

I praktiken är det nödvändigt att styra spårimpedansen vid digitala marginalhastigheter högre än 1ns eller analoga frekvenser över 300Mhz. En av nyckelparametrarna för PCB-spår är deras karakteristiska impedans (d.v.s. förhållandet mellan spänningen och strömmen för en våg när den färdas längs signalöverföringslinjen). Den karakteristiska impedansen hos kretskortsledaren är en viktig indikator på kretskortsdesign, särskilt iPCB designav högfrekvenskretsar, måste det anses att den karakteristiska impedansen för ledaren och den anordning eller signal som krävs av den karakteristiska impedansen hos densamma, oavsett om den ska matcha eller inte. Detta involverar två begrepp: impedanskontroll och impedansmatchning, den här artikeln fokuserar på impedanskontroll och stackdesignfrågor.

Impedanskontroll, ledaren i kretskortet kommer att ha en mängd olika signalöverföringar, för att förbättra dess överföringshastighet och måste förbättra dess frekvens, själva linjen, om på grund av etsning, tjockleken på det laminerade lagret, ledarens bredd och andra olika faktorer, kommer att resultera i impedans värd att ändra, så att dess signal distorsion. Därför bör ledaren i höghastighetskretskortet, dess impedansvärde kontrolleras inom ett visst område, kallat "impedanskontroll".

Impedansen för ett PCB-spår kommer att bestämmas av dess induktiva och kapacitiva induktans, resistans och konduktivitet. Faktorer som påverkar impedansen för PCB-spår är: koppartrådens bredd, koppartrådens tjocklek, dielektrikumets dielektricitetskonstant, dielektrikumets tjocklek, tjockleken på dynorna, jordledningens väg, spår runt spåret, etc. PCB-impedans varierar från 25 till 120 ohm.

I praktiken är det nödvändigt att styra spårimpedansen vid digitala marginalhastigheter högre än 1ns eller analoga frekvenser över 300Mhz. En av nyckelparametrarna för PCB-spår är deras karakteristiska impedans (d.v.s. förhållandet mellan spänningen och strömmen för en våg när den färdas längs signalöverföringslinjen). Den karakteristiska impedansen för kretskortsledaren är en viktig indikator på kretskortsdesign, särskilt i PCB-designen av högfrekvenskretsar, måste det övervägas att den karakteristiska impedansen för ledaren och enheten eller signalen som krävs av den karakteristiska impedansen av samma, om de ska matcha eller inte. Detta involverar två koncept: impedanskontroll och impedansmatchning, den här artikeln fokuserar på impedanskontroll och stackningsdesignfrågor.

Impedanskontroll, ledaren i kretskortet kommer att ha en mängd olika signalöverföringar, för att förbättra dess överföringshastighet och måste förbättra dess frekvens, själva linjen, om på grund av etsning, tjockleken på det laminerade lagret, ledarens bredd och andra olika faktorer, kommer att resultera i impedans värd att ändra, så att dess signal distorsion. Därför bör ledaren i höghastighetskretskortet, dess impedansvärde kontrolleras inom ett visst område, kallat "impedanskontroll".

Impedansen för ett PCB-spår kommer att bestämmas av dess induktiva och kapacitiva induktans, resistans och konduktivitet. Faktorer som påverkar impedansen hos PCB-spår är: koppartrådens bredd, koppartrådens tjocklek, dielektrikumets dielektricitetskonstant, dielektrikumets tjocklek, kuddarnas tjocklek, jordledningens väg, spår runt spåret, etc. PCB-impedans varierar från 25 till 120 ohm. I praktiken består en PCB-överföringsledning vanligtvis av ett trådspår, ett eller flera referensskikt och isoleringsmaterial. Spåret och skikten bildar kontrollimpedansen. PCB är ofta flerskiktiga och kontrollimpedansen kan konstrueras på en mängd olika sätt. Men oavsett vilken metod som används, kommer värdet på impedansen att bestämmas av dess fysiska struktur och de elektroniska egenskaperna hos isoleringsmaterialet:

       Bredden och tjockleken på signalspåret;

       Höjden på kärnan eller förfyllt material på vardera sidan av spåret;

       Konfigurationen av spåren och skivskikten;

       Isoleringskonstanterna för kärnan och förfyllt material.

       Det finns två huvudformer av PCB-överföringslinjer: Microstrip och Stripline.

       Microstrip:

       Microstrip är en bandtråd, vilket betyder en transmissionsledning med ett referensplan på ena sidan, med toppen och sidorna exponerade för luft (eller belagda), ovanför ytan på den isolerande konstanten Er-brädan, med referens till kraft- eller jordplanet.

       Obs: I själva verketPCB tillverkning, korttillverkaren belägger vanligtvis PCB:s yta med ett lager av grön olja, så i faktiska impedansberäkningar används modellen som visas nedan vanligtvis för ytmikrostriplinjer:

       Stripline:

       En stripline är en remsa av tråd placerad mellan två referensplan, som visas i figuren nedan, och de dielektriska konstanterna för dielektrikum som representeras av H1 och H2 kan vara olika.

       De två ovanstående exemplen är bara en typisk demonstration av mikrostriplinjer och striplines, det finns många olika typer av specifika mikrostriplinjer och striplines, såsom laminerade mikrostriplinjer, etc., som alla är relaterade till staplingsstrukturen för den specifika PCB:n.

       Ekvationerna som används för att beräkna den karakteristiska impedansen kräver komplexa matematiska beräkningar, ofta med fältlösningsmetoder, inklusive analys av gränselement, så med hjälp av den specialiserade impedansberäkningsmjukvaran SI9000 behöver vi bara kontrollera parametrarna för den karakteristiska impedansen:

       Dielektricitetskonstant för isoleringsskiktet Er, bredd på inriktningen W1, W2 (trapets), tjockleken på inriktningen T och tjockleken på isoleringsskiktet H.