PCB Tecnico - Discussione sul controllo dell'impedenza PCB

Con la crescente velocità di commutazione del segnale della scheda PCB, i progettisti di PCB di oggi devono comprendere e controllare l'impedenza delle tracce PCB. In corrispondenza dei tempi di trasmissione del segnale più brevi e delle frequenze di clock più elevate dei moderni circuiti digitali, le tracce PCB non sono più semplici connessioni, ma linee di trasmissione.

In pratica, è necessario controllare l'impedenza di traccia quando la velocità marginale digitale supera 1ns o la frequenza analogica supera 300Mhz. Uno dei parametri chiave di una traccia PCB è la sua impedenza caratteristica (il rapporto tra tensione e corrente mentre l'onda viaggia lungo la linea di trasmissione del segnale). L'impedenza caratteristica del filo sul circuito stampato è un indice importante della progettazione del circuito stampato, specialmente nella progettazione PCB del circuito ad alta frequenza, deve essere considerato se l'impedenza caratteristica del filo è coerente con l'impedenza caratteristica richiesta dal dispositivo o dal segnale. Questo comporta due concetti: controllo dell'impedenza e corrispondenza dell'impedenza. Questo articolo si concentra sul controllo dell'impedenza e sulla progettazione della laminazione.

Controllo dell'impedenza

Controllo EImpedance, il conduttore nel circuito stampato avrà tutti i tipi di trasmissione del segnale, al fine di migliorare la velocità di trasmissione e deve aumentare la sua frequenza, se la linea stessa a causa dell'incisione, dello spessore dell'impilamento, della larghezza del cavo e di altri fattori diversi, causerà il cambiamento del valore di impedenza, la distorsione del segnale. Pertanto, il valore di impedenza del conduttore sul circuito ad alta velocità dovrebbe essere controllato entro un certo intervallo, noto come "controllo dell'impedenza".

L'impedenza di una traccia PCB sarà determinata dalla sua induttanza induttiva e capacitiva, resistenza e coefficiente di conducibilità. I fattori principali che influenzano l'impedenza del cablaggio 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, il cablaggio intorno al cablaggio, ecc. L'impedenza PCB varia da 25 a 120 ohm.

In pratica, una linea di trasmissione PCB di solito consiste di una traccia, uno o più strati di riferimento e materiali isolanti. Tracce e strati formano l'impedenza di controllo. I PCB saranno spesso multistrato e l'impedenza di controllo può essere costruita in vari modi. Tuttavia, qualunque sia il metodo utilizzato, il valore di impedenza sarà determinato dalla sua struttura fisica e dalle proprietà elettriche del materiale isolante:

Larghezza e spessore della traccia del segnale

L'altezza del nucleo o del materiale di pre-riempimento su entrambi i lati della traccia

Configurazione della traccia e della piastra

Costanti di isolamento dei materiali di base e preriempiti

Le linee di trasmissione PCB sono disponibili in due forme principali: Microstrip e Stripline.

Microstrip:

Una linea microtrip è un conduttore a nastro con un piano di riferimento su un solo lato, con la parte superiore e i lati esposti all'aria (o rivestiti), sopra la superficie del circuito Er costante di isolamento, con l'alimentazione o la messa a terra come riferimento. Come indicato di seguito:

Concetto Prepreg/Core di strato isolante.

PP (Prepreg) è un genere di materiale dielettrico, composto da fibra di vetro e resina epossidica. Il nucleo è in realtà un TIPO di PP media, ma i suoi due lati sono coperti con foglio di rame, mentre PP non lo è. Quando si realizzano schede multistrato, il nucleo e il PP sono solitamente utilizzati insieme e il PP è usato per legare tra il nucleo e il nucleo.

Materie che richiedono attenzione nella progettazione di laminazione PCB

(1) Warpage problem

Il design dello strato del PCB dovrebbe essere simmetrico, cioè lo spessore dello strato medio e dello strato di rame di ogni strato dovrebbe essere simmetrico. Prendiamo sei strati per esempio, lo spessore del GND superiore e del mezzo di potenza inferiore dovrebbe essere coerente con lo spessore del rame, E quello del GND-L2 e L3-POWER media dovrebbe essere coerente con lo spessore del rame. Questo non si deformerà durante la laminazione.

(2) lo strato di segnale dovrebbe essere strettamente accoppiato con il piano di riferimento adiacente (cioè, lo spessore medio tra lo strato di segnale e lo strato di rivestimento di rame adiacente dovrebbe essere molto piccolo); La medicazione di rame di potenza e la medicazione di rame macinato dovrebbero essere strettamente accoppiati.

(3) Nel caso di velocità molto elevata, possono essere aggiunti strati aggiuntivi per isolare lo strato del segnale, ma si raccomanda di non isolare più strati di potenza, che possono causare interferenze sonore inutili.

(4) La distribuzione degli strati di progettazione laminati tipici è mostrata nella tabella seguente.