Notizie PCB - Spiegazione dettagliata della costante dielettrica PCB

1. Il nostro bordo PCB comunemente usato è materiale FR4 e la costante dielettrica relativa dell'aria è 4,2-4,7. Questa costante dielettrica cambierà con la temperatura e la gamma massima di cambiamento può raggiungere il 20% nell'intervallo di temperatura di 0-70 gradi. Il cambiamento della costante dielettrica causerà un cambiamento del 10% nel ritardo della linea. Maggiore è la temperatura, maggiore è il ritardo. La costante dielettrica cambia anche con la frequenza del segnale, maggiore è la frequenza, minore è la costante dielettrica. Sotto 100M, 4.5 può essere utilizzato per calcolare la capacità e il ritardo inter-board.

2. La velocità di trasmissione del segnale dello strato interno nella scheda PCB materiale FR4 generale è 180ps/inch (1inch=1000mil=2.54cm). Lo strato superficiale dipende generalmente dalla situazione, generalmente tra 140 e 170.

3. Il condensatore effettivo può essere semplicemente equivalente a L, R e C in serie. Il condensatore ha un punto di risonanza, che sarà induttivo alle alte frequenze (oltre questo punto di risonanza). Il punto di risonanza è diverso se il valore di capacità e il processo del condensatore sono diversi. E i prodotti prodotti da diversi produttori saranno molto diversi. Questo punto di risonanza dipende principalmente dall'induttanza di serie equivalente. Ora, per esempio, l'induttanza di serie equivalente di un condensatore chip 100nF è di circa 0,5nH e il valore ESR (resistenza di serie equivalente) è di 0,1 ohm. Quindi l'effetto filtrante è migliore a circa 24M e l'impedenza CA è di 0,1 ohm. L'induttanza equivalente di un condensatore chip 1nF è anche 0,5nH (la differenza tra i diversi valori di capacità non è troppo grande), e l'ESR è 0,01 ohm, che avrà il miglior effetto filtrante intorno a 200M. Per ottenere un migliore effetto filtrante, utilizziamo una combinazione di condensatori con diversi valori di capacità. Tuttavia, a causa dell'induttanza e capacità di serie equivalenti, ci sarà un punto di risonanza tra 24M e 200M, in cui c'è un'impedenza massima, che è maggiore dell'impedenza di un singolo condensatore. Questo è un risultato indesiderabile. (Nella sezione da 24M a 200M, i piccoli condensatori sono capacitivi e i grandi condensatori sono già induttivi. Due condensatori in parallelo sono equivalenti a LC in parallelo. La somma dei valori ESR dei due condensatori è la resistenza di serie del ciclo LC. Se LC è collegato in parallelo, se la resistenza di serie è 0, allora ci sarà un'impedenza infinita al punto di risonanza, che ha il peggior effetto filtrante. Questa resistenza di serie inibirà questo fenomeno di risonanza parallela, riducendo così l'impedenza del risonatore LC al punto di risonanza ). Per ridurre questo effetto, un condensatore con un ESR più grande può essere utilizzato come appropriato. ESR è equivalente alla resistenza di serie nella rete risonante, che può ridurre il valore Q, rendendo così le caratteristiche di frequenza più piatte. L'aumento dell'ESR farà convergere l'impedenza complessiva. Nelle bande di frequenza inferiori a 24M e superiori a 200M, l'impedenza aumenterà, mentre nelle bande di frequenza 24M e 200M, l'impedenza diminuirà. Pertanto, la banda di frequenza del rumore di commutazione della scheda deve essere considerata in modo esauriente. Alcune schede esterne sono progettate con un piccolo condensatore (680pF) collegato in serie con alcune resistenze ohm quando i condensatori grandi e piccoli sono collegati in parallelo. Questo è probabilmente dovuto a questa considerazione. (Dai parametri di cui sopra, il valore Q di un condensatore 1nF è 10 volte il valore Q di un condensatore 100nF. Poiché non c'è induttanza di stringa equivalente specifica e valore ESR dal produttore in mano, i parametri nell'esempio di cui sopra sono basati sui dati visti in passato. Sì. Ma la deviazione non dovrebbe essere troppo grande. In passato, i materiali visti in molti luoghi sono che il risonante Le frequenze dei condensatori ceramici 1nF e 100nF sono 100M e 10M, rispettivamente. Considerando che l'L del condensatore chip è molto più piccolo, ma non è trovato Il valore affidabile è calcolato come 0,5nH per comodità. Se avete un valore specifico e affidabile, spero di postarlo.

La costante dielettrica (Dk, ε, Er) determina la velocità alla quale il segnale elettrico si propaga nel mezzo. La velocità di propagazione del segnale elettrico è inversamente proporzionale alla radice quadrata della costante dielettrica. Più bassa è la costante dielettrica, più veloce è la velocità di trasmissione del segnale. Facciamo una vivida analogia, proprio come stai correndo sulla spiaggia. La profondità dell'acqua inonda le caviglie. La viscosità dell'acqua è la costante dielettrica. Più viscosa è l'acqua, più alta è la costante dielettrica e più lento si corre.

La costante dielettrica non è molto facile da misurare o definire. Non è solo legato alle caratteristiche del mezzo, ma anche al metodo di prova, alla frequenza di prova e allo stato del materiale prima e durante la prova. La costante dielettrica cambia anche con la temperatura. Alcuni materiali speciali tengono conto del fattore di temperatura nello sviluppo. L'umidità è anche un fattore importante che influisce sulla costante dielettrica, perché la costante dielettrica dell'acqua è 70 e c'è poca umidità., Provochera' cambiamenti significativi.

Di seguito sono riportate le costanti dielettriche di alcuni materiali tipici (sotto 1Mhz):

Si può vedere che per le applicazioni ad alta velocità e ad alta frequenza, il materiale più ideale è un mezzo d'aria avvolto in foglio di rame, con una tolleranza di spessore di +/-0,00001 Come sviluppo dei materiali, tutti stanno lavorando duramente in questa direzione, come Arlon Il Foamclad brevettato è molto adatto per l'applicazione delle antenne delle stazioni base. Ma non tutti i progetti hanno una costante dielettrica più piccola, meglio è. Spesso si basa su alcuni progetti reali. Alcuni circuiti che richiedono un piccolo volume spesso richiedono una costante dielettrica elevata. Materiali come Arlon AR1000 sono utilizzati nella progettazione di circuiti miniaturizzati. Alcuni modelli, come gli amplificatori di potenza, di solito hanno una costante dielettrica di 2,55 (come Arlon Diclad527, AD255, ecc.), o una costante dielettrica di 3,5 (come AD350, 25N/FR, ecc.). 4.5 costante dielettrica, (come AD450) è principalmente cambiata dalla progettazione FR-4 all'applicazione ad alta frequenza, e spera di continuare a utilizzare la progettazione precedente.

Oltre a influenzare direttamente la velocità di trasmissione del segnale, la costante dielettrica determina anche l'impedenza caratteristica in larga misura. In diverse parti, la corrispondenza caratteristica dell'impedenza è particolarmente importante nella comunicazione a microonde. Se si verifica il fenomeno di disallineamento di impedenza, il disallineamento di impedenza è chiamato anche It is VSWR (Standing Wave Ratio).

MAX22242: FR4 o G-10 devono essere selezionati per i materiali del circuito stampato. Questo tipo di materiale è una buona scelta per la maggior parte delle applicazioni wireless a basso costo con frequenze operative inferiori a 3 GHz. La scheda di valutazione MAX22242 utilizza FR4 a 4 strati con una costante dielettrica di 4,5, uno spessore dello strato isolante di 6 mil e 1 oz di rame.

Quando si progetta un circuito a bassa impedenza come MAX22242 con un'impedenza di uscita di solo circa (8 + j5) a 2.45GHz, un induttore 0.5nH può produrre una reazione induttiva di 8, che è equivalente a una costante dielettrica di 4.5 e uno spessore di 6mil L'impedenza generata dalla linea microstrip 60mil x 10mil sul circuito stampato FR4.

Calcolo della frequenza di risonanza: f=1/(2*3.14159*SQRT(L*C))

Quanto sopra è un'introduzione alla spiegazione dettagliata della costante dielettrica PCB. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione di PCB