PCB Tecnico - Il rapporto tra impedenza caratteristica e piastra e processo

Il rapporto tra impedenza caratteristica e piastra e processo

Editor della fabbrica PCB: Formula di calcolo dell'impedenza caratteristica Z0 della struttura di linea microstrip: Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / (0.8W+T)

Tra questi: Spessore dielettrico costante H-dielettrico W-larghezza del filo T-spessore

Più basso è l'εr della scheda, più facile è aumentare il valore Z0 del circuito PCB e abbinare il valore di impedenza di uscita del componente ad alta velocità.

1. L'impedenza caratteristica Z0 è inversamente proporzionale all'εr della piastra

Z0 aumenta man mano che aumenta lo spessore del mezzo. Pertanto, per i circuiti ad alta frequenza con Z0 rigoroso, vengono imposti requisiti rigorosi sull'errore dello spessore dielettrico del substrato laminato rivestito di rame. Generalmente, lo spessore del supporto non deve variare di più del 10%.

2. L'influenza dello spessore dielettrico sull'impedenza caratteristica Z0

Con l'aumento della densità di traccia, l'aumento dello spessore dielettrico causerà l'aumento delle interferenze elettromagnetiche. Pertanto, per le linee di trasmissione del segnale di linee ad alta frequenza e linee digitali ad alta velocità, con l'aumento della densità di cablaggio del conduttore, lo spessore del mezzo dovrebbe essere ridotto per eliminare o ridurre il rumore o la conversazione incrociata causati da interferenze elettromagnetiche, o per ridurre notevolmente εr. substrato εr.

Secondo la formula di calcolo caratteristica dell'impedenza Z0 della struttura della linea microstrip: Z0 = 87/r +1.41 ln5.98H / (0.8W+T)

Lo spessore del foglio di rame (T) è un fattore importante che influenza Z0. Più grande è lo spessore del filo, più piccolo è lo Z0. Ma la sua gamma di cambiamenti è relativamente piccola.

3. L'influenza dello spessore del foglio di rame sull'impedenza caratteristica Z0

Più sottile è lo spessore del foglio di rame, maggiore è il valore di Z0, ma il cambiamento del suo spessore non contribuisce molto a Z0.

Il contributo del foglio sottile di rame a Z0 non è così preciso come il contributo del foglio sottile di rame alla produzione di fili fini per migliorare o controllare Z0.

Secondo la formula:

Z0 = 87/r +1,41 ln5,98H / (0,8W+T)

Più piccola è la larghezza della linea W, più grande Z0; Ridurre la larghezza del filo può aumentare l'impedenza caratteristica.

Il cambiamento della larghezza della linea ha un effetto molto più evidente su Z0 rispetto al cambiamento dello spessore della linea.

4. L'influenza della larghezza del filo sull'impedenza caratteristica Z0

Z0 aumenta rapidamente man mano che la larghezza della linea W diventa più stretta. Pertanto, per controllare Z0, la larghezza della linea deve essere rigorosamente controllata. Attualmente, la larghezza della linea di trasmissione del segnale W della maggior parte dei circuiti ad alta frequenza e dei circuiti digitali ad alta velocità è di 0,10 o 0,13 mm. Tradizionalmente, la deviazione di controllo della larghezza della linea è di ± 20%. I cavi PCB dei prodotti elettronici convenzionali che non sono linee di trasmissione (lunghezza del cavo <1/7 della lunghezza d'onda del segnale) possono soddisfare i requisiti, ma per le linee di trasmissione del segnale con controllo Z0, la deviazione della larghezza del cavo PCB è ±20%, che non può più soddisfare i requisiti. Perché l'errore Z0 in questo momento ha superato ±10%.

Gli esempi sono i seguenti:

La larghezza di una linea microstrip PCB è 100μm, lo spessore della linea è 20μm e lo spessore dielettrico è 100μm. Assumendo che lo spessore del rame del PCB finito sia uniforme, chiedere se la larghezza della linea cambia di ±20%, Z0 può essere entro ±10%?

Soluzione: secondo la formula

Z0 = 87/r +1,41 ln5,98H / (0,8W+T)

Sostituzione: larghezza della linea W0 = 100μm, W1 = 80μm, W2 = 120μm, spessore della linea T = 20μm, spessore dielettrico H = 100μm, quindi: Z01 /Z02 = 1,20

Pertanto, Z0 è solo ±10% e non può raggiungere <±10%.

Per raggiungere l'impedenza caratteristica Z0 <±10%, la deviazione della larghezza del filo deve essere ulteriormente ridotta e deve essere molto inferiore a ±20%.

Allo stesso modo, per controllare Z0 â¤5%, la tolleranza di larghezza del filo deve essere controllata â¤Â±10%.

Pertanto, non è difficile per noi capire perché PCB in PTFE e alcuni PCB FR-4 richiedono una larghezza di linea di ±0,02 mm, e il motivo è quello di controllare il valore caratteristico di impedenza Z0.