Tecnología de PCB - Control de resistencia de PCB [procesamiento de pcba]

Con la mejora continua de la velocidad de conmutación de la señal de pcb, los diseñadores de PCB actuales necesitan entender y controlar la resistencia de los rastros de pcb. Correspondiente a un tiempo de transmisión de señal más corto y una mayor velocidad de reloj en los circuitos digitales modernos, el rastro de PCB ya no es una conexión simple, sino una línea de transmisión.

En la práctica, es necesario controlar la resistencia del rastro cuando la velocidad del borde digital es superior a 1ns o la frecuencia analógica es superior a 300mhz. Uno de los parámetros clave del rastreo de PCB es su resistencia característica (es decir, la relación entre el voltaje y la corriente cuando las ondas se transmiten a lo largo de la línea de transmisión de señal). La resistencia característica de los cables en la placa de circuito impreso es un indicador importante del diseño de la placa de circuito. Especialmente en el diseño de PCB de circuitos de alta frecuencia, es necesario considerar si la resistencia característica de los cables es consistente con la resistencia característica requerida por el equipo o la señal y si coinciden. Esto implica dos conceptos: control de resistencia y emparejamiento de resistencia. Este trabajo estudia principalmente el control de resistencia y el diseño apilado.

Control de Resistencia

Control de Resistencia (control de resistencia), el conductor en la placa de circuito transmitirá varias señales. Para aumentar la velocidad de transmisión, es necesario aumentar la frecuencia. El valor de resistencia cambia y la señal se distorsiona. Por lo tanto, el valor de Resistencia del conductor en la placa de circuito de alta velocidad debe controlarse dentro de un cierto rango, que se llama "control de resistencia".

La resistencia de los rastros de PCB estará determinada por su inductor y capacitor, resistencia y conductividad eléctrica. Los principales factores que afectan la resistencia del rastro de PCB son: el ancho del cable de cobre, el grosor del cable de cobre, la constante dieléctrica del medio, el grosor del medio, el grosor de la almohadilla, el camino del cable de tierra y el cableado alrededor del cable. El rango de Resistencia del PCB es de 25 a 120 ohms.

En la práctica, las líneas de transmisión de PCB suelen estar compuestas por trazas de alambre, una o más capas de referencia y materiales aislantes. El rastro y la capa de la placa constituyen la resistencia de control. Los PCB suelen adoptar una estructura multicapa, y la resistencia de control también se puede construir de varias maneras. Sin embargo, independientemente del método utilizado, el valor de la resistencia estará determinado por su estructura física y las características eléctricas del material aislante:

Ancho y espesor del rastro de la señal

Altura del núcleo o del relleno a ambos lados de la traza

Configuración de trazas y capas

Constantes de aislamiento del núcleo y del material relleno

Hay dos formas principales de líneas de transmisión de pcb: líneas de MICROSTRIP y líneas de banda.

Microstrip:

La línea de MICROSTRIP es un cable de banda que se refiere a una línea de transmisión con un plano de referencia en solo un lado. La parte superior y los lados están expuestos al aire (también se puede aplicar el recubrimiento) y se encuentra en la superficie de la placa de circuito Er de la constante de aislamiento. El plano de alimentación o el plano de tierra es una referencia. Lo siguiente:

Nota: en la fabricación real de pcb, las fábricas de placas suelen aplicar una capa de aceite verde a la superficie de los pcb. Por lo tanto, en el cálculo real de la resistencia, generalmente se utiliza el modelo mostrado en la siguiente imagen para calcular la línea de MICROSTRIP superficial:

Rayas:

La línea de banda es un cable de banda colocado entre dos planos de referencia. Como se muestra en la siguiente imagen, las constantes dieléctrico de los medios representados por H1 y H2 pueden ser diferentes.

Los dos ejemplos anteriores son solo una demostración típica de las líneas de MICROSTRIP y banda. Hay muchos tipos de líneas de MICROSTRIP y tiras específicas, como las líneas de MICROSTRIP recubiertas, que están relacionadas con estructuras de laminados de PCB específicas.

Las ecuaciones utilizadas para calcular la resistencia característica requieren cálculos matemáticos complejos, generalmente utilizando métodos de resolución de campo, incluido el análisis de elementos de límite, por lo que utilizando el software especial de cálculo de Resistencia si9000, todo lo que tenemos que hacer es controlar los parámetros de la resistencia característica:

La constante dieléctrica Er de la capa aislante, el ancho del rastro w1, w2 (trapezoidal), el espesor del rastro T y el espesor del aislamiento H.

Descripción de w1 y w2:

El valor calculado debe estar dentro de la Caja roja. El resto se puede deducir por analogía.

El siguiente uso del si9000 para calcular si se cumplen los requisitos de control de resistencia:

Primero se calcula el control de resistencia de un solo extremo de la línea de datos ddr:

Planta superior: espesor de cobre de 0,5oz, ancho de rastro de 5 mil, distancia del plano de referencia de 3,8 mil, constante dieléctrica de 4,2. Seleccione el modelo, introduzca los parámetros y elija el cálculo sin daños, como se muestra en la figura:

El recubrimiento se refiere al recubrimiento. Si no hay recubrimiento, el espesor del relleno 0 y el dieléctrico (constante dieléctrica) de 1 (aire).

El sustrato indica la capa del sustrato, es decir, la capa dieléctrica, generalmente FR - 4, y el espesor se calcula por el software de cálculo de resistencia, con una constante dieléctrica de 4,2 (cuando la frecuencia es inferior a 1 ghz).

Haga clic en el proyecto "peso (onza)" para establecer el grosor del cobre cubierto de cobre, que determina el grosor del rastro.

9. concepto de prepreg / núcleo de la capa aislante:

El PP (prepreg) es un material dieléctrico compuesto por fibra de vidrio y resina epoxi. El núcleo es en realidad un medio tipo pp, pero sus dos lados están cubiertos con láminas de cobre, mientras que el PP No. Al hacer multicapa, generalmente se utiliza una combinación de núcleo y pp, y el núcleo y el núcleo se adhieren al pp.

10. precauciones en el diseño de laminación de pcb:

(1), problema de deformación

El diseño de los laminados de PCB debe ser simétrico, es decir, el espesor dieléctrico de cada capa y el espesor de cobre de cada capa son simétricos. En el caso de las placas de seis capas, el espesor dieléctrico de Top - gnd y bottom - power es el mismo que el espesor de cobre, y el gnd - L2 es el mismo que el de bottom power. El espesor dieléctrico de L3 - power es el mismo que el espesor del cobre. No se producirá deformación durante el proceso de laminación.

(2) la capa de señal debe estar estrechamente acoplada al plano de referencia adyacente (es decir, el espesor dieléctrico entre la capa de señal y la capa de cobre adyacente debe ser pequeño); El cobre de alimentación y el cobre de tierra deben estar estrechamente acoplados.

(3) cuando la velocidad es muy alta, se puede agregar una formación adicional de puesta a tierra para aislar la capa de señal, pero se recomienda no aislar varias capas de energía, lo que puede causar interferencias de ruido innecesarias.

(4) la distribución de las capas de diseño laminadas típicas se muestra en la siguiente tabla:

(5) principio general de la disposición de las capas: la parte inferior de la superficie del componente (segunda capa) es un plano de tierra, que proporciona una capa de blindaje del dispositivo y un plano de referencia para el cableado de alto nivel; Todas las capas de señal están lo más cerca posible del plano terrestre; Trate de evitar que dos capas de señal sean directamente adyacentes; La fuente de alimentación principal debe estar lo más cerca posible de la fuente de alimentación principal; Teniendo en cuenta la simetría de la estructura en cascada. para el diseño jerárquico de la placa base de pcb, es difícil para la placa base existente controlar el cableado paralelo de larga distancia. Para las frecuencias de trabajo a nivel de placa por encima de 50 MHz (relajación adecuada con referencia a las situaciones por debajo de 50 mhz), se recomienda el principio de disposición: la superficie del componente y la superficie de soldadura son un plano completo de tierra (blindaje); No hay capas de cableado paralelas adyacentes; Todas las capas de señal están lo más cerca posible del plano terrestre; La señal de la tecla está adyacente al suelo y no pasa por el tabique.