Leiterplattentechnisch - Diskussion über die PCB-Impedanzsteuerung

Mit zunehmender Geschwindigkeit Leiterplatte Signalschaltung, Die heutigen PCB-Designer müssen die Impedanz von Leiterplatten-Leiterbahnen verstehen und kontrollieren. Entsprechend den kürzeren Signalübertragungszeiten und höheren Taktraten moderner digitaler Schaltungen, Leiterplatten-Leiterbahnen sind keine einfachen Verbindungen mehr, aber Übertragungsleitungen.

In der Praxis ist es notwendig, die Leiterbahnimpedanz zu steuern, wenn die digitale Grenzgeschwindigkeit 1ns oder die analoge Frequenz 300Mhz überschreitet. Einer der Schlüsselparameter einer Leiterplattenleitung ist ihre charakteristische Impedanz (das Verhältnis von Spannung zu Strom, während die Welle entlang der Signalübertragungsleitung reist). Die charakteristische Impedanz des Drahtes auf Leiterplatte ist ein wichtiger Index des Leiterplattendesigns, insbesondere beim Leiterplattendesign der Hochfrequenzschaltung, muss berücksichtigt werden, ob die charakteristische Impedanz des Drahtes mit der charakteristischen Impedanz übereinstimmt, die durch Gerät oder Signal benötigt wird. Dabei handelt es sich um zwei Konzepte: Impedanzsteuerung und Impedanzsteuerung. Dieser Beitrag konzentriert sich auf Impedanzsteuerung und Laminierungsdesign.

Impedanzkontrolle

EImpedance Steuerung, der Leiter in der Leiterplatte hat alle Arten von Signalübertragung, um die Übertragungsrate zu verbessern und muss seine Frequenz erhöhen, wenn die Leitung selbst aufgrund von Ätzen, Stapeldicke, Drahtbreite und anderen verschiedenen Faktoren Impedanzwert Änderung, die Signalverzerrung verursacht. Daher sollte der Impedanzwert des Leiters auf der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte innerhalb eines bestimmten Bereichs, der als "Impedanzsteuerung" bekannt ist, gesteuert werden.

Die Impedanz einer Leiterplatte wird durch ihre induktive und kapazitive Induktivität, ihren Widerstand und ihren Leitfähigkeitskoeffizienten bestimmt. Die Hauptfaktoren, die die Impedanz der PCB-Verdrahtung beeinflussen, sind: die Breite des Kupferdrahts, die Dicke des Kupferdrahts, die dielektrische Konstante des Mediums, die Dicke des Mediums, die Dicke des Pads, der Weg des Massedrahts, die Verdrahtung um die Verdrahtung, etc. PCB-Impedanz reicht von 25 bis 120 Ohm.

In der Praxis besteht eine Leiterplattenübertragungsleitung normalerweise aus einer Spur, einer oder mehreren Referenzschichten und Isoliermaterialien. Spuren und Schichten bilden die Regelimpedanz. PCBS werden oft mehrschichtig sein, und die Steuerimpedanz kann auf verschiedene Arten konstruiert werden. Unabhängig von der verwendeten Methode wird der Impedanzwert jedoch durch seine physikalische Struktur und die elektrischen Eigenschaften des Isoliermaterials bestimmt:

Breite und Dicke der Signalspur

Die Höhe des Kern- oder Vorfüllmaterials auf beiden Seiten der Spur

Konfiguration von Spur und Platte

Isolationskonstanten von Kern- und vorgefüllten Materialien

PCB-Übertragungsleitungen gibt es in zwei Hauptformen: Microstrip und Stripline.

Mikrostreifen:

Eine Mikrostreifenleitung ist ein Streifenleiter mit einer Bezugsebene auf nur einer Seite, mit der Oberseite und den Seiten Luft ausgesetzt (oder beschichtet), über der Oberfläche der Isolationskonstante Er-Leiterplatte, mit der Stromversorgung oder Erdung als Referenz. Wie unten gezeigt:

Prepreg/Core Konzept der Isolierschicht.

PP (Prepreg) ist eine Art dielektrisches Material, bestehend aus Glasfaser und Epoxidharz. Kern ist eigentlich ein Typ PP Medium, aber seine beiden Seiten sind mit Kupferfolie bedeckt, während PP nicht. Bei der Herstellung von Mehrschichtplatten werden Kern und PP normalerweise zusammen verwendet, und PP wird verwendet, um zwischen Kern und Kern zu verbinden.

Angelegenheiten, die Aufmerksamkeit beim Design der PCB-Laminierung benötigen

(1) Warpage Problem

Das Schichtdesign der Leiterplatte sollte symmetrisch sein, das heißt, die Dicke der mittleren Schicht und der Kupferschicht jeder Schicht sollte symmetrisch sein. Nehmen Sie zum Beispiel sechs Schichten, sollte die Dicke von Top-GND und Bottom-Power Medium mit der Dicke von Kupfer übereinstimmen, UND die von GND-L2 und L3-POWER Medium sollte mit der Dicke von Kupfer übereinstimmen. Dies verzieht sich beim Laminieren nicht.

(2) Die Signalschicht sollte eng mit der benachbarten Bezugsebene gekoppelt sein (das heißt, die mittlere Dicke zwischen der Signalschicht und der benachbarten Kupferbeschichtungsschicht sollte sehr klein sein); Power-Kupferverband und geschliffenes Kupferverband sollten fest gekoppelt sein.

(3) Bei sehr hoher Geschwindigkeit können zusätzliche Schichten hinzugefügt werden, um die Signalschicht zu isolieren, aber es wird empfohlen, nicht mehrere Leistungsschichten zu isolieren, die unnötige Störgeräusche verursachen können.

(4) Die Verteilung der typischen laminierten Designschichten ist in der folgenden Tabelle dargestellt.