Technologie PCB - Comment contrôler l'impédance PCB

Contrôle de l'impédance PCB est l'augmentation constante de la vitesse de commutation du signal PCB, les concepteurs de PCB d'aujourd'hui ont besoin de comprendre et de contrôler l'impédance des traces de PCB. Correspondant à des temps de transmission de signal plus courts et à des cadences d'horloge plus élevées pour les circuits numériques modernes, les traces de PCB ne sont plus de simples connexions, mais des lignes de transmission.

Comment contrôler l'impédance PCB

En pratique, il est nécessaire de contrôler l'impédance de trace lorsque la vitesse marginale numérique est supérieure à 1 ns ou lorsque la fréquence analogique dépasse 300 MHz. L'un des paramètres clés d'une trace de PCB est son impédance caractéristique (c'est - à - dire le rapport de la tension au courant lorsque l'onde est transmise le long d'une ligne de transmission de signal). L'impédance caractéristique des fils sur une carte de circuit imprimé est un indicateur important de la conception de la carte. En particulier, dans la conception de circuits PCB haute fréquence, il est nécessaire de considérer si les impédances caractéristiques des fils sont cohérentes avec celles requises par le dispositif ou le signal et si elles sont adaptées. Cela implique deux concepts: le contrôle d'impédance et l'adaptation d'impédance. Cet article traite principalement des questions de contrôle d'impédance et de conception d'empilement.

Contrôle de l'impédance des circuits imprimés (eimpedance Controling) où les conducteurs de la carte transmettent divers signaux. Pour augmenter son taux de transmission, il faut augmenter sa fréquence. Si le circuit lui - même est influencé par des facteurs tels que la gravure, l'épaisseur de la couche, la largeur du fil, etc., cela fait varier la valeur de l'impédance, ce qui déforme le signal. Par conséquent, la valeur de l'impédance d'un conducteur sur une carte de circuit à grande vitesse doit être contrôlée dans une certaine plage, qui est "contrôle d'impédance".

L'impédance d'une trace de PCB sera déterminée par son inductance inductive et Capacitive, sa résistance et sa conductivité. Les principaux facteurs qui affectent l'impédance des traces de PCB sont: la largeur du fil de cuivre, l'épaisseur du fil de cuivre, la constante diélectrique du support, l'épaisseur du support, l'épaisseur des plots, le chemin du fil de masse et le câblage autour du fil. Les impédances de PCB vont de 25 à 120 ohms.

Dans la pratique, les lignes de transmission PCB sont généralement constituées de pistes conductrices, d'une ou plusieurs couches de référence et d'un matériau isolant. Les traces et la couche de plaque constituent l'impédance de contrôle. Les PCB adoptent généralement une structure multicouche et l'impédance de contrôle peut également être construite de différentes manières. Cependant, quelle que soit la méthode utilisée, la valeur de l'impédance sera déterminée par sa structure physique et les caractéristiques électriques du matériau isolant:

Largeur et épaisseur des traces de signal

Hauteur du noyau ou du matériau pré - rempli des deux côtés de la trace

Configuration des traces et des couches

Constante d'isolation du noyau et du matériau de pré - Remplissage

Les lignes de transmission PCB se présentent principalement sous deux formes: les lignes microruban et les lignes ruban.

Contrôle des microbandes d'impédance PCB:

Une ligne microruban est un type de fil ruban qui fait référence à une ligne de transmission avec un plan de référence sur un seul côté. Le dessus et les côtés sont exposés à l'air (il peut également être enduit), il se trouve sur la surface de la carte de circuit imprimé à constante d'isolation er. Le plan d'alimentation ou plan de masse est une référence. Comme suit:

Remarque: dans la fabrication réelle de PCB, l'usine IPCB applique généralement une couche d'huile verte sur la surface du PCB. Ainsi, dans le calcul réel de l'impédance, les lignes microruban de surface sont généralement calculées à l'aide du modèle illustré sur la figure suivante:

Contrôle des lignes de ruban d'impédance PCB:

Les fils rubans sont des fils rubans placés entre deux plans de référence. Comme représenté sur la figure suivante, les constantes diélectriques du diélectrique, représentées par H1 et H2, peuvent être différentes.

Les deux exemples ci - dessus ne sont que des démonstrations typiques des lignes microruban et ruban. Il existe de nombreux types de lignes microruban et de lignes ruban spécifiques, telles que les lignes microruban revêtues, qui sont associées à des structures de stratifié PCB spécifiques.

Les équations utilisées pour calculer l'impédance caractéristique nécessitent des calculs mathématiques complexes, généralement en utilisant des méthodes de résolution de champ, y compris une méta - analyse limite, donc avec le logiciel de calcul d'impédance dédié si9000, tout ce que nous avons à faire est de contrôler les paramètres de l'impédance caractéristique:

La constante diélectrique er de la couche isolante, les largeurs de traces W1, W2 (trapèze), l'épaisseur de traces T et l'épaisseur de couche isolante H.

Concept de noyau pré - imprégné / couche isolante:

Le PP (préimprégné) est un matériau diélectrique composé de fibres de verre et de résine époxy. Le noyau est en fait un support de type PP, mais il est recouvert d'une feuille de cuivre sur les deux côtés, alors que le PP ne l'est pas. Lors de la fabrication de panneaux multicouches, le Core et le PP sont généralement utilisés en combinaison, le Core et le Core étant collés au pp.

Considérations de conception de stratifié PCB:

(1) problème de déformation

La conception du stratifié PCB doit être symétrique, c'est - à - dire que l'épaisseur diélectrique de chaque couche et l'épaisseur de cuivre de chaque couche sont symétriques. En prenant l'exemple d'un panneau à six couches, l'épaisseur diélectrique de top - GNd et Bottom - power est la même que celle du cuivre et celle de GNd - L2 est la même que celle de Bottom - power. L3 - Power a la même épaisseur diélectrique que le cuivre. Aucun gauchissement ne se produit pendant le laminage.

(2) la couche de signal doit être étroitement couplée au plan de référence adjacent (c’est - à - dire que l’épaisseur diélectrique entre la couche de signal et la couche de cuivre adjacente doit être faible); Le cuivre d'alimentation et le cuivre de mise à la terre doivent être étroitement couplés.

(3) À très haute vitesse, une couche de terre supplémentaire peut être ajoutée pour isoler la couche de signal, mais il est recommandé de ne pas isoler plusieurs couches d'alimentation, ce qui peut entraîner des interférences sonores indésirables.

(4) la distribution des couches de conception stratifiées typiques est indiquée dans le tableau suivant:

(5) Principes généraux de la disposition hiérarchique:

La partie inférieure de la surface de l'élément (deuxième couche) est un plan de masse fournissant un blindage du dispositif et un plan de référence pour le câblage de la couche supérieure;

Toutes les couches de signal sont aussi proches que possible du plan de masse;

Essayez d'éviter que les deux couches de signal soient directement adjacentes;

L'alimentation principale doit être aussi proche que possible de l'alimentation principale;

Considérez la symétrie de la structure stratifiée.

Pour une disposition hiérarchique des cartes mères, les cartes mères existantes ont du mal à contrôler le câblage parallèle longue distance. Pour des fréquences de fonctionnement au niveau de la carte supérieures à 50 MHz

(en référence au cas suivant de 50 MHz, assoupli de manière appropriée), le principe de disposition est recommandé:

La surface du composant et la surface de soudure sont un plan de masse complet (blindage);

Pas de couches de câblage parallèles adjacentes;

Toutes les couches de signal sont aussi proches que possible du plan de masse;

Le signal de touche est adjacent au sol et ne traverse pas la cloison.

L'usine d'IPCB peut fournir aux clients la conception de simulation d'impédance de circuit imprimé de contrôle de couche 2 - 70.