L'actualité PCB - Description détaillée de la constante diélectrique du PCB

1. Notre support de carte PCB couramment utilisé est le matériau fr4, la permittivité diélectrique relative de l'air est de 4,2 à 4,7. Cette constante diélectrique varie avec la température et peut varier jusqu'à 20% dans la plage de température de 0 à 70 degrés. Une variation de la constante diélectrique entraînerait une variation de 10% du retard de la ligne. Plus la température est élevée, plus le retard est important. La constante diélectrique varie également avec la fréquence du signal, plus la fréquence est élevée, plus la constante diélectrique est faible. En dessous de 100m, 4.5 peut être utilisé pour calculer la capacité inter - carte et la latence.

2. La vitesse de transmission du signal de la couche interne de la carte PCB en matériau fr4 ordinaire est de 180ps / pouce (1inch = 1000mil = 2.54cm). La couche supérieure dépend généralement de la situation, généralement entre 140 et 170.

3. Le condensateur réel peut être simplement équivalent à l, R et C en série. Le condensateur a un point de résonance qui est inductif aux hautes fréquences (au - delà de ce point de résonance). Si la valeur de la capacité et le processus du condensateur sont différents, le point de résonance est également différent. Les produits fabriqués par différents fabricants peuvent également varier considérablement. Ce point de résonance dépend principalement de l'Inductance série équivalente. Or, par example, l'Inductance série équivalente d'un condensateur de puce de 100 NF est de l'ordre de 0,5 NH et la valeur esr (Equivalent Serial resistance) est de 0,1 ohm. Le filtrage est alors le plus efficace à environ 24 M et l'impédance alternative est de 0,1 ohm. L'inductance équivalente du condensateur de la puce 1nf est également de 0,5 NH (la différence entre les différentes valeurs de capacité ne sera pas trop grande) et l'esr est de 0,01 Ohm, ce qui aura le meilleur effet de filtrage autour de 200 m. Pour un meilleur filtrage, nous avons utilisé des combinaisons de condensateurs avec différentes valeurs de capacité. Cependant, en raison de l'inductance et de la capacité en série équivalentes, il y aurait un point de résonance entre 24m et 200m où il y aurait une impédance maximale supérieure à celle d'un seul condensateur. C'est un résultat indésirable. (dans la partie de 24m à 200m, les petits condensateurs sont capacitifs et les grands condensateurs sont déjà inductifs. Deux condensateurs en parallèle sont équivalents à LC en parallèle. La somme des valeurs esr des deux condensateurs est la résistance série de la boucle LC. Si LC est en parallèle, si la résistance série est 0, alors Le point de résonance aura une impédance infinie qui a Le filtrage est le moins efficace. Cette résistance série va inhiber ce phénomène de résonance parallèle et donc diminuer l'impédance du résonateur LC au point de résonance). Pour réduire cet effet, des condensateurs avec un esr plus important peuvent être utilisés de manière appropriée. L'esr est l'équivalent d'une résistance série dans un réseau résonant et peut réduire la valeur Q, ce qui rend les caractéristiques de fréquence plus plates. L'augmentation de l'esr va faire converger l'impédance globale. Dans les bandes inférieures à 24m et supérieures à 200m, l'impédance augmente, tandis que dans les bandes 24m et 200m, elle diminue. La bande de fréquence du bruit de commutation de la plaque doit donc être prise en compte de manière intégrée. Certaines cartes étrangères sont conçues avec un petit condensateur (680pf), qui est en série avec plusieurs résistances ohmiques lorsque le grand et le petit condensateur sont en parallèle. Cela peut être dû à cette considération. (d'après les paramètres ci - dessus, la valeur Q d'un condensateur 1nf est 10 fois supérieure à la valeur Q d'un condensateur 100nf. Étant donné que les fabricants n'ont pas d'Inductance série et de valeurs esr équivalentes spécifiques, les paramètres de l'exemple ci - dessus sont basés sur les données vues dans le passé. Oui. Mais l'écart ne devrait pas être trop important. Dans le passé, les matériaux vus dans de nombreux endroits sont Les fréquences des condensateurs céramiques 1nf et 100nf sont respectivement de 100m et 10m. Considérant que le L du condensateur de la puce est beaucoup plus petit, il n'a pas été trouvé. Par commodité, la valeur fiable a été calculée à 0,5 NH. Si vous avez une valeur spécifique et fiable, j'espère qu'elle sera publiée.

La constante diélectrique (DK, Isla, er) détermine la vitesse de propagation du signal électrique dans le milieu. La vitesse de propagation du signal électrique est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique. Plus la constante diélectrique est faible, plus le signal est transmis rapidement. Faisons une analogie vivante, comme si vous couriez sur la plage. La profondeur de l'eau inonde vos chevilles. La viscosité de l'eau est une constante diélectrique. Plus l'eau est visqueuse, plus la constante diélectrique est élevée et plus la vitesse de fonctionnement est lente.

Les constantes diélectriques ne sont pas faciles à mesurer ou à définir. Il est lié non seulement aux caractéristiques du milieu, mais aussi à la méthode d'essai, à la fréquence des essais et à l'état du matériau avant et pendant les essais. La constante diélectrique varie également avec la température. Certains matériaux spéciaux ont été développés en tenant compte des facteurs de température. L'humidité est également un facteur important influençant la constante diélectrique, car l'eau a une constante diélectrique de 70 et peu d'humidité. Entraînera des changements majeurs.

Voici les constantes diélectriques (à 1 MHz) de certains matériaux typiques:

On voit que pour les applications à haute vitesse et à haute fréquence, le matériau le plus souhaitable est un milieu d'air enveloppé dans une feuille de cuivre, Tolérance d'épaisseur de + / - 00001 ".en tant que développement de matériau, tout le monde travaille dans cette direction, comme arlon.foamclad développé breveté est idéal pour les applications avec des antennes de station de base.mais pas toutes les conceptions ont une constante diélectrique plus petite, mieux c'est.il est généralement basé sur une conception réelle.certains circuits qui nécessitent un petit volume nécessitent généralement une constante diélectrique élevée.matériaux comme Arlon Ar1000 pour la conception de circuits miniaturisés. Certains modèles, tels que les amplificateurs de puissance, ont généralement une constante diélectrique de 2,55 (par exemple Arlon diclad527, ad255, etc.), ou un coefficient diélectrique de 3,5 (par exemple ad350, 25n / fr, etc.). 4.5 La constante diélectrique (p. ex., ad450) a été modifiée principalement de la conception fr - 4 à des applications à haute fréquence et il est souhaitable de continuer à utiliser la conception précédente.

La constante diélectrique, en plus d'influencer directement la vitesse de transmission du signal, détermine en grande partie l'impédance caractéristique. Dans les différentes parties, l'adaptation d'impédance caractéristique est particulièrement importante dans la communication micro - ondes. Si un phénomène de désadaptation d'impédance se produit, la désadaptation d'impédance est également appelée rapport d'onde stationnaire.

Le matériau de la carte de circuit imprimé doit être choisi max2242: fr4 ou G - 10. Ce type de matériau est un excellent choix pour la plupart des applications sans fil à faible coût fonctionnant à des fréquences inférieures à 3 GHz. La plaque d'évaluation max2242 utilise 4 couches de fr4 avec une constante diélectrique de 4,5, une épaisseur d'isolation de 6 mils et une teneur en cuivre de 1 OZ.

Lors de la conception d'un circuit de faible impédance comme le max2242, dont l'impédance de sortie n'est que de l'ordre de (8 + J5) à 2,45 GHz, une inductance de 0,5 NH peut produire une impédance de 8, ce qui équivaut à une constante diélectrique de 4,5 et une épaisseur de 6 mil. Impédance produite par une ligne microruban de 60 mil x 10 mil sur une carte de circuit imprimé fr4.

Calcul de la fréquence de résonance: f = 1 / (2 * 314159 * sqrt (L * c))

Ce qui précède est une introduction à une explication détaillée des constantes diélectriques des PCB. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB