Technologie PCB - Impédance caractéristique pour la conception de PCB haute vitesse

Dans la conception de PCB haute vitesse, nous effectuons souvent un contrôle d'impédance caractéristique sur les lignes de signal haute vitesse pour optimiser la qualité du signal. Quelle est l'impédance caractéristique?

1. Principe de la ligne de transmission

Avant d'introduire l'impédance caractéristique, passez en revue les principes de base des lignes de transmission présentés dans la vidéo sur l'intégrité du signal. Le diagramme ci - dessous montre à gauche le modèle rlgc avec des paramètres concentrés pour le circuit basse fréquence et à droite le modèle rlgc avec des paramètres distribués pour le circuit haute fréquence.

Résoudre l'équation du calcul de la ligne de transmission est facile pour vous, et je ne vais pas le présenter ici. Le résultat de l'équation est que nous pouvons obtenir la constante d'atténuation, l'impédance caractéristique, la constante de déphasage, etc. de la ligne de transmission PCB. Les significations spécifiques sont détaillées dans la "vidéo d'intégrité du signal". L'application de l'impédance caractéristique des PCB est principalement présentée ici. Voici la formule de l'impédance caractéristique obtenue en résolvant l'équation, mais ce n'est pas très utile, car vous ne pouvez pas savoir à quoi correspondent R, l, G et c par unité de longueur.

2. Effet de la désadaptation d'impédance caractéristique

L'impédance caractéristique d'une ligne de transmission est l'impédance qui correspond à chaque point de la ligne lorsqu'un signal à grande vitesse est transmis sur une ligne PCB. Nous espérons que l'impédance caractéristique de la ligne de transmission ne change pas brusquement, car un changement brusque de la ligne de transmission provoque une réflexion du signal qui affecte la qualité du signal.

3. Choix de l'impédance caractéristique

L'impédance caractéristique du PCB est déterminée par la résistance d'adaptation Zl en fin de charge, qui dépend des spécifications des différentes interfaces. L'erreur d'impédance caractéristique est principalement affectée par le processus d'usine de la carte PCB et peut généralement être contrôlée dans les 5% - 10%. Voici les interfaces communes de contrôle d'impédance PCB.

Câble différentiel USB 90 Island

Pcie ligne différentielle 100 îles

Ligne de transmission RF à extrémité unique 50 Island

Ligne de transmission à extrémité unique ordinaire 50 Island

4. Conception d'impédance caractéristique de PCB

Actuellement, les fabricants de PCB utilisent souvent le logiciel polar si9000 pour calculer l'impédance caractéristique. On prend ci - après l'exemple d'une ligne de signal à extrémité unique. Les paramètres de réglage sont au nombre de quatre: constante diélectrique, épaisseur diélectrique, largeur de ligne et épaisseur de feuille de cuivre.

Constante diélectrique er1: constante diélectrique de la feuille, typiquement de 4,2 à 4,5 pour la Feuille fr4.

Moyenne épaisseur H1: épaisseur de la feuille ou pp.

Largeur de ligne W1 / W2: largeur de ligne du câblage PCB.

Épaisseur de feuille de cuivre: selon la situation réelle, il y a 0,5 / 1 / 2 oz, etc.

À partir du calcul ci - dessus de la ligne de signal à extrémité unique de 50 îles, tout le monde devrait savoir clairement pourquoi la ligne de signal de la plaque à 2 couches est difficile à faire avec une adaptation d'impédance de 50 îles?

5. L'impédance caractéristique est - elle normale?

Avec l'introduction aux principes ci - dessus et le fonctionnement du logiciel, vous pouvez essentiellement concevoir facilement un PCB avec une adaptation d'impédance caractéristique.

Mais en rappelant l'exemple de la "vidéo d'émulation pcie3.0", les indicateurs clés pour évaluer les liens de transmission sont principalement S11 et s21. L'adaptation d'impédance caractéristique n'est garantie que pour S11. Pour le câblage PCB sur de longues distances, au - dessus de GHz, l'impact de s21 est encore plus important. Ainsi, tout en assurant une impédance caractéristique, laissez le s21 répondre aux exigences pour montrer que votre conception de PCB est correcte.