Dati PCB - Il design della scheda PCB ha sempre discontinuità di impedenza, come risolverlo

Sappiamo tutti che l'impedenza deve essere continua. Ma c'è sempre un momento in cui l'impedenza del Scheda PCB non può essere continuo, cosa dovrei fare?

Impedenza caratteristica: conosciuta anche come "impedenza caratteristica", non è una resistenza DC e appartiene al concetto di trasmissione a lungo termine. Nell'intervallo ad alta frequenza, durante il processo di trasmissione del segnale, dove arriva il bordo del segnale, sarà generata una corrente istantanea tra la linea del segnale e il piano di riferimento (potenza o piano di terra) a causa della creazione di un campo elettrico. Se la linea di trasmissione è isotropica, allora finché il segnale sta trasmettendo, ci sarà sempre una corrente I e se la tensione di uscita del segnale è V, durante il processo di trasmissione del segnale, la linea di trasmissione sarà equivalente a una resistenza, la dimensione è V / I , e questa resistenza equivalente è chiamata l'impedenza caratteristica Z della linea di trasmissione. Nel processo di trasmissione del segnale, se cambia l'impedenza caratteristica del percorso di trasmissione, il segnale sarà riflesso al nodo con impedenza discontinua. I fattori che influenzano l'impedenza caratteristica sono: costante dielettrica, spessore dielettrico, larghezza della linea e spessore del foglio di rame.

(1) Linea sfumata

Alcuni pacchetti di dispositivi RF sono piccoli, la larghezza del pad SMD può essere piccola come 12mils e la larghezza della linea del segnale RF può essere più di 50mils. Vengono utilizzate linee sfumate e modifiche improvvise alla larghezza della linea sono vietate. La linea di gradiente è mostrata nell'immagine e la linea nella parte di transizione non dovrebbe essere troppo lunga.

(2) Angolo

Se la linea del segnale RF funziona ad un angolo retto, la larghezza effettiva della linea all'angolo aumenterà e l'impedenza sarà discontinua, causando la riflessione del segnale. Per ridurre le discontinuità, ci sono due modi per affrontare gli angoli: smussatura e filettatura. Il raggio dell'angolo dell'arco dovrebbe essere abbastanza grande. In generale, dovrebbe essere garantito che: R>3W.

(3) Tampone grande

Quando c'è un grande pad sulla linea microstrip da 50 ohm, il grande pad equivale alla capacità distribuita, che distrugge la continuità della caratteristica impedenza della linea microstrip. Due metodi possono essere presi allo stesso tempo per migliorare: in primo luogo, ispessire il mezzo della linea microstrip e in secondo luogo, scavare il piano di terra sotto il pad, entrambi in grado di ridurre la capacità distribuita del pad.

(4) Vias

I Vias sono cilindri metallici placcati fuori dai fori passanti tra gli strati superiore e inferiore di un circuito stampato. I segnali via collegano le linee di trasmissione su diversi strati. Via stubs sono parti inutilizzate di una via. Via pad sono pad anulari che collegano via alle linee di trasmissione superiori o interne. Le pastiglie di isolamento sono vuoti anulari all'interno di ogni piano di potenza o di terra per impedire gli short ai piani di potenza e terra. I parametri parassitari dei vias possono essere modellati come modello di circuito equivalente dei vias come condensatore di messa a terra collegato in serie ad entrambe le estremità di un induttore se sono derivati attraverso rigorosa derivazione della teoria fisica e analisi approssimativa. Il modello di circuito equivalente della via, si può vedere dal modello di circuito equivalente che la via stessa ha capacità parassitaria al suolo. Supponiamo che il diametro dell'anti-tampone della via sia D2, il diametro del via pad è D1 e lo spessore della scheda PCB è T, la costante dielettrica del substrato della scheda è ε, la capacità parassitaria del foro via è simile a: la capacità parassitaria del foro via può causare il prolungamento del tempo di aumento del segnale e la velocità di trasmissione rallenta, deteriorando così la qualità del segnale. Allo stesso modo, i vias hanno anche induttanza parassitaria. Nelle schede PCB digitali ad alta velocità, il danno causato dall'induttanza parassitaria è spesso maggiore di quello della capacità parassitaria. La sua induttanza di serie parassitaria indebolirà il contributo del condensatore bypass, riducendo così l'effetto filtrante dell'intero sistema di alimentazione. Supponiamo che L sia l'induttanza della via, h sia la lunghezza della via e d sia il diametro del foro centrale. L'induttanza parassitaria approssimativa dei vias è simile a: i vias sono uno dei fattori importanti che causano discontinuità di impedenza sul canale RF. Se la frequenza del segnale è superiore a 1GHz, deve essere presa in considerazione l'influenza dei vias. Metodi comuni per ridurre la discontinuità di via impedenza includono: l'utilizzo di un processo discless, la selezione di un metodo lead-out e l'ottimizzazione del diametro dell'anti-tampone. Ottimizzare il diametro anti-pad è un metodo comune per ridurre le discontinuità di impedenza. Poiché le caratteristiche del foro passante sono correlate alla dimensione della struttura dell'apertura, del pad, dell'anti-pad, della struttura dello stack e del metodo di lead-out, si consiglia di utilizzare HFSS e Optimetrics per ottimizzare la simulazione in base alla situazione specifica di ogni progetto. Quando viene utilizzato un modello parametrico, il processo di modellazione è semplice. Durante la revisione, il progettista di schede PCB è tenuto a fornire i documenti di simulazione corrispondenti. Via diametro, diametro del pad, profondità, anti-pad, tutti portano variazioni, con conseguente discontinuità di impedenza, gravità di riflessione e perdita di inserzione.

(5) Connettore coassiale passante

Similar to il via structure, I connettori coassiali passanti hanno anche discontinuità di impedenza, quindi la soluzione è la stessa di vias. Metodi comuni per ridurre le discontinuità di impedenza nei connettori coassiali a foro passante sono anche:, un metodo di introduzione adeguato, e ottimizzando il diametro dell'anti-pad on Scheda PCB.