PCB-impedantiecontrole

AlsPCB Omdat de signaalschakelsnelheden blijven toenemen, moeten de hedendaagse PCB-ontwerpers de impedantie van PCB-sporen begrijpen en beheersen. Met de kortere signaleringstijden en hogere kloksnelheden van moderne digitale circuits zijn PCB-sporen niet langer eenvoudige verbindingen, maar eerder transmissielijnen.

In de praktijk is het noodzakelijk om de spoorimpedantie te regelen bij digitale marginale snelheden hoger dan 1ns of analoge frequenties boven 300 MHz. Een van de belangrijkste parameters van PCB-sporen is hun karakteristieke impedantie (dat wil zeggen de verhouding van de spanning tot de stroom van een golf terwijl deze langs de signaaltransmissielijn reist). De karakteristieke impedantie van de geleider van de printplaat is een belangrijke indicator voor het ontwerp van de printplaat, vooral in dePCB-ontwerpvan hoogfrequente circuits moet er rekening mee worden gehouden dat de karakteristieke impedantie van de geleider en het apparaat of signaal dat nodig is voor de karakteristieke impedantie daarvan, al dan niet overeenkomen. Dit omvat twee concepten: impedantiecontrole en impedantiematching. Dit artikel richt zich op impedantiecontrole en stapelontwerpproblemen.

Impedantiecontrole, de geleider in de printplaat zal een verscheidenheid aan signaaloverdracht hebben om de transmissiesnelheid te verbeteren en de frequentie ervan te verbeteren, de lijn zelf, als gevolg van etsen, de dikte van de gelamineerde laag, de breedte van de geleider en andere verschillende factoren, zullen resulteren in een impedantie die verandering waard is, zodat de signaalvervorming optreedt. Daarom moet de impedantiewaarde van de geleider in de hogesnelheidsprintplaat binnen een bepaald bereik worden geregeld, genaamd "impedantiecontrole".

De impedantie van een PCB-trace wordt bepaald door de inductieve en capacitieve inductie, weerstand en geleidbaarheid ervan. Factoren die de impedantie van PCB-sporen beïnvloeden zijn: breedte van koperdraad, dikte van koperdraad, diëlektrische constante van het diëlektricum, dikte van het diëlektricum, dikte van de pads, pad van de aarddraad, sporen rond het spoor, enz. PCB-impedantie varieert van 25 tot 120 ohm.

In de praktijk is het noodzakelijk om de spoorimpedantie te regelen bij digitale marginale snelheden hoger dan 1ns of analoge frequenties boven 300 MHz. Een van de belangrijkste parameters van PCB-sporen is hun karakteristieke impedantie (dat wil zeggen de verhouding van de spanning tot de stroom van een golf terwijl deze langs de signaaltransmissielijn reist). De karakteristieke impedantie van de geleider van de printplaat is een belangrijke indicator voor het ontwerp van de printplaat, vooral bij het PCB-ontwerp van hoogfrequente circuits moet er rekening mee worden gehouden dat de karakteristieke impedantie van de geleider en het apparaat of signaal dat vereist is voor de karakteristieke impedantie van hetzelfde, al dan niet overeenkomend. Dit omvat twee concepten: impedantiecontrole en impedantiematching. Dit artikel richt zich op impedantiecontrole en stapelontwerpproblemen.

Impedantiecontrole, de geleider in de printplaat zal een verscheidenheid aan signaaloverdracht hebben om de transmissiesnelheid te verbeteren en de frequentie ervan te verbeteren, de lijn zelf, als gevolg van etsen, de dikte van de gelamineerde laag, de breedte van de geleider en andere verschillende factoren, zullen resulteren in een impedantie die verandering waard is, zodat de signaalvervorming optreedt. Daarom moet de impedantiewaarde van de geleider in de hogesnelheidsprintplaat binnen een bepaald bereik worden geregeld, genaamd "impedantiecontrole".

De impedantie van een PCB-trace wordt bepaald door de inductieve en capacitieve inductie, weerstand en geleidbaarheid ervan. Factoren die de impedantie van PCB-sporen beïnvloeden zijn: breedte van koperdraad, dikte van koperdraad, diëlektrische constante van het diëlektricum, dikte van het diëlektricum, dikte van de pads, pad van de aarddraad, sporen rond het spoor, enz. PCB-impedantie varieert van 25 tot 120 ohm. In de praktijk bestaat een PCB-transmissielijn meestal uit een draadspoor, een of meer referentielagen en isolatiemateriaal. Het spoor en de lagen vormen de stuurimpedantie. PCB's zullen vaak uit meerdere lagen bestaan ​​en de stuurimpedantie kan op verschillende manieren worden opgebouwd. Welke methode er ook wordt gebruikt, de waarde van de impedantie wordt bepaald door de fysieke structuur en de elektronische eigenschappen van het isolatiemateriaal:

       De breedte en dikte van het signaalspoor;

       De hoogte van de kern of het voorgevulde materiaal aan weerszijden van het spoor;

       De configuratie van de sporen en de bordlagen;

       De isolatieconstanten van de kern en het voorgevulde materiaal.

       Er zijn twee hoofdvormen van PCB-transmissielijnen: Microstrip en Stripline.

       Microstrip:

       Microstrip is een lintdraad, dat wil zeggen een transmissielijn met slechts aan één kant een referentievlak, waarbij de bovenkant en zijkanten zijn blootgesteld aan lucht (of gecoat), boven het oppervlak van het isolerende constante Er-bord, gerelateerd aan het stroom- of aardingsvlak.

       Opmerking: in werkelijkheidPCB-productie, bedekt de bordfabrikant het oppervlak van de PCB meestal met een laag groene olie, dus bij daadwerkelijke impedantieberekeningen wordt het onderstaande model meestal gebruikt voor microstriplijnen aan het oppervlak:

       Striplijn:

       Een striplijn is een draadstrook die tussen twee referentievlakken wordt geplaatst, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, en de diëlektrische constanten van de diëlektrica weergegeven door H1 en H2 kunnen verschillend zijn.

       De bovenstaande twee voorbeelden zijn slechts een typische demonstratie van microstriplijnen en striplijnen. Er zijn veel verschillende soorten specifieke microstriplijnen en striplijnen, zoals gelamineerde microstriplijnen, enz., die allemaal verband houden met de stapelstructuur van de specifieke PCB.

       De vergelijkingen die worden gebruikt om de karakteristieke impedantie te berekenen vereisen complexe wiskundige berekeningen, vaak met behulp van veldoplossende methoden, inclusief grenselementanalyse. Met behulp van de gespecialiseerde impedantieberekeningssoftware SI9000 hoeven we alleen maar de parameters van de karakteristieke impedantie te controleren:

       Diëlektrische constante van de isolatielaag Er, breedte van de uitlijning W1, W2 (trapeziumvormig), dikte van de uitlijning T en dikte van de isolatielaag H.