PCB Tecnico - Definizione dell'impedenza del circuito stampato

1. caratteristiche di impedenza del circuito stampato:

Secondo la teoria della trasmissione del segnale, il segnale è una funzione delle variabili di tempo e distanza, quindi ogni parte del segnale sulla connessione può cambiare. Pertanto, determinare l'impedenza CA del collegamento, cioè il rapporto tra il cambiamento di tensione e il cambiamento di corrente come impedenza caratteristica della linea di trasmissione (impedenza caratteristica): L'impedenza caratteristica della linea di trasmissione è correlata solo alle caratteristiche del collegamento del segnale stesso. Nel circuito reale, il valore di resistenza del filo stesso è inferiore all'impedenza distribuita del sistema. Nei circuiti ad alta frequenza, l'impedenza caratteristica dipende principalmente dall'impedenza distribuita portata dall'unità di capacità distribuita e dall'unità di induttanza distribuita della connessione. L'impedenza caratteristica di una linea di trasmissione ideale dipende solo dalla capacità distribuita dell'unità e dall'induttanza distribuita dell'unità del collegamento.

2. Calcolo dell'impedenza caratteristica del circuito stampato:

La relazione proporzionale tra il tempo di salita del segnale e il tempo necessario per la trasmissione del segnale all'estremità ricevente determina se il collegamento del segnale sia considerato una linea di trasmissione. La relazione proporzionale specifica può essere spiegata con la seguente formula: Se la lunghezza del collegamento del cavo sulla scheda PCB è superiore a l/b, il cavo di collegamento tra i segnali può essere considerato come una linea di trasmissione. Dalla formula di calcolo dell'impedenza equivalente segnale, l'impedenza della linea di trasmissione può essere espressa con la seguente formula: Nel caso di alta frequenza (decine di megahertz a centinaia di megahertz), soddisfa wL>>R (naturalmente, nell'intervallo di frequenza del segnale superiore a 109Hz, quindi Considerando l'effetto pelle del segnale, questa relazione deve essere attentamente studiata). Quindi per una certa linea di trasmissione, la sua impedenza caratteristica è una costante. Il fenomeno della riflessione del segnale è causato dall'incoerenza dell'impedenza caratteristica dell'estremità motrice del segnale e della linea di trasmissione e dall'impedenza dell'estremità ricevente. Per i circuiti CMOS, l'impedenza di uscita dell'estremità di azionamento del segnale è relativamente piccola, decine di ohm. L'impedenza di ingresso dell'estremità ricevente è relativamente grande.

3. Il controllo caratteristico dell'impedenza del circuito stampato:

L'impedenza caratteristica dei fili sul circuito stampato è un indicatore importante della progettazione del circuito. Soprattutto nella progettazione PCB dei circuiti ad alta frequenza, è necessario considerare se l'impedenza caratteristica del filo è coerente con l'impedenza caratteristica richiesta dal dispositivo o dal segnale e se corrisponde. Pertanto, ci sono due concetti a cui deve essere prestata attenzione nella progettazione di affidabilità del design PCB.

4. controllo di impedenza del circuito stampato:

Ci sono varie trasmissioni di segnale nei conduttori nel circuito stampato. Quando è necessario aumentare la sua frequenza al fine di aumentare la sua velocità di trasmissione, se il circuito stesso è diverso a causa di fattori quali incisione, spessore della pila, larghezza del filo, ecc., il valore di impedenza cambierà, rendendolo il segnale è distorto. Pertanto, il valore di impedenza del conduttore sul circuito ad alta velocità dovrebbe essere controllato entro un certo intervallo, che è chiamato "controllo dell'impedenza". I fattori principali che influenzano l'impedenza delle tracce PCB sono la larghezza del filo di rame, lo spessore del filo di rame, la costante dielettrica del mezzo, lo spessore del mezzo, lo spessore del pad, il percorso del filo di terra e il cablaggio intorno al filo. Pertanto, durante la progettazione del PCB, l'impedenza delle tracce sulla scheda deve essere controllata per evitare il più possibile la riflessione del segnale e altre interferenze elettromagnetiche e problemi di integrità del segnale e per garantire la stabilità dell'uso effettivo del PCB. Il metodo di calcolo dell'impedenza della linea di microstrip e della linea di striscia sul PCB può fare riferimento alla formula empirica corrispondente.

5. corrispondenza di impedenza del circuito stampato:

Nel circuito stampato, se c'è trasmissione del segnale, si spera che dall'estremità di invio della fonte di alimentazione, possa essere trasmessa senza problemi all'estremità ricevente in condizione di perdita di energia minima e l'estremità ricevente lo assorbirà completamente senza alcuna riflessione. Per ottenere questo tipo di trasmissione, l'impedenza nella linea deve essere uguale all'impedenza interna del trasmettitore per essere chiamato "corrispondenza di impedenza". Quando si progettano circuiti PCB ad alta velocità, la corrispondenza dell'impedenza è uno degli elementi di progettazione. Il valore di impedenza ha una relazione assoluta con il metodo di cablaggio.

Ad esempio, se camminare sullo strato superficiale (Microstrip) o sullo strato interno (Stripline/Double Stripline), la distanza dallo strato di potenza di riferimento o dallo strato di terra, la larghezza della traccia, il materiale PCB, ecc influenzerà il valore di impedenza caratteristico della traccia. In altre parole, il valore di impedenza può essere determinato solo dopo il cablaggio e anche le impedenze caratteristiche prodotte da diversi produttori di PCB sono leggermente diverse. Generalmente, il software di simulazione non può tenere conto di alcune condizioni di cablaggio con impedenza discontinua a causa della limitazione del modello di circuito o dell'algoritmo matematico utilizzato. In questo momento, solo alcune terminazioni (Temninators), come la resistenza in serie, possono essere riservate sul diagramma schematico. Alleviare l'effetto della discontinuità nell'impedenza di traccia. La vera soluzione al problema è cercare di evitare discontinuità di impedenza durante il cablaggio.