PCB Tecnico - Come controlla l'impedenza PCB?

Come controlla l'impedenza PCB? Con il continuo aumento della velocità di commutazione del segnale PCB, i produttori di progettazione PCB di oggi devono comprendere e controllare l'impedenza delle tracce PCB. Corrispondente al più breve tempo di trasmissione del segnale e al più alto tasso di clock dei moderni circuiti digitali, le tracce PCB non sono più semplici connessioni, ma linee di trasmissione. In pratica, è necessario manipolare l'impedenza di traccia quando la velocità del bordo digitale è superiore a 1ns o la frequenza analogica supera 300Mhz. Uno dei parametri chiave di una traccia PCB è la sua impedenza caratteristica (cioè il rapporto tra tensione e corrente quando l'onda viene trasmessa lungo la linea di trasmissione del segnale). L'impedenza caratteristica del conduttore sul circuito stampato è un indicatore importante della pianificazione del circuito stampato, specialmente nella pianificazione PCB dei circuiti ad alta frequenza, è necessario considerare se l'impedenza caratteristica del conduttore e l'impedenza caratteristica richiesta dall'apparecchiatura o dal segnale sono comuni e se corrispondono. Questo comporta due concetti: manipolazione dell'impedenza e corrispondenza dell'impedenza. I punti principali di questo articolo sono commentare le questioni della manipolazione dell'impedenza e della pianificazione dello stack.

Controllo dell'impedenzaControllo dell'impedenza (eImpedance Control), i conduttori nel circuito stampato trasmetteranno vari segnali. Per aumentare la sua velocità di trasmissione, è necessario aumentare la sua frequenza. I cambiamenti nell'impedenza comporteranno una distorsione del segnale. 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". L'impedenza della traccia PCB sarà confermata dalla sua induttanza induttiva e capacitiva, resistenza e conducibilità. 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. La gamma di impedenza PCB è da 25 a 120 ohm. In pratica, la linea di trasmissione PCB è generalmente composta da una traccia di filo, uno o più strati di riferimento e materiali isolanti. La traccia e lo strato di bordo costituiscono l'impedenza di controllo. Il PCB sceglierà spesso una struttura multistrato e l'impedenza di controllo può anche essere costruita in vari modi. Tuttavia, indipendentemente dal metodo utilizzato, Il valore di impedenza sarà determinato dalla sua struttura fisica e dalle caratteristiche elettriche del materiale isolante: La larghezza e lo spessore della traccia del segnale L'altezza del nucleo o del materiale preriempito su entrambi i lati della traceTrace e configurazione dello stratoCostante di isolamento del nucleo e del materiale preriempito Ci sono due forme principali di linee di trasmissione PCB: Microstrip e Stripline. Microstrip: Una linea microstrip è un filo del nastro, che si riferisce a una linea di trasmissione con un piano di riferimento su un solo lato. Il piano e i lati sono esposti all'aria (lo strato di rivestimento può anche essere applicato), e si trova sulla superficie del circuito Er costante di isolamento. Potenza o piano di terra per riferimento. Come mostrato di seguito: Nota: Nella pratica produzione di PCB, la fabbrica di schede di solito ricopre la superficie del PCB con uno strato di olio verde. Pertanto, nel calcolo pratico dell'impedenza, il modello mostrato nella figura sottostante è generalmente utilizzato per il calcolo della linea di microstrappo superficiale: Stripline: Stripline line è un filo di striscia posizionato tra due piani di riferimento. Come mostrato nella figura sottostante, le costanti dielettriche dei dielettrici rappresentate da H1 e H2 possono essere diverse. I due esempi di cui sopra sono solo una tipica dimostrazione di linee microstrip e strisce. Ci sono molti tipi di linee specifiche di microstrip e strisce, come linee rivestite di microstrip, che sono correlate alla struttura specifica del laminato PCB. L'equazione utilizzata per calcolare l'impedenza caratteristica richiede calcoli matematici disordinati. Generalmente, viene utilizzato il metodo della soluzione sul campo, che include l'analisi dell'elemento gap. Pertanto, utilizzando lo speciale software di calcolo dell'impedenza SI9000, quello che dobbiamo fare è controllare i parametri dell'impedenza caratteristica: La costante dielettrica Er dello strato isolante, la larghezza del cablaggio W1, W2 (trapezio), lo spessore del cablaggio T e lo spessore dello strato isolante H.Spiegazione su W1 e W2: Il valore calcolato deve essere all'interno della scatola rossa. Altre condizioni possono essere dedotte per analogia. Il seguente utilizza SI9000 per calcolare se i requisiti di controllo dell'impedenza sono soddisfatti: In primo luogo, calcolare il controllo dell'impedenza monoterminale della linea di dati DDR: strato TOP: lo spessore del rame è 0.5OZ, la larghezza della traccia è 5MIL, la distanza dal piano di riferimento è 3.8MIL e la costante dielettrica è 4.2. Selezionare il modello, sostituire i parametri e selezionare il calcolo lossless, come mostrato in figura:Rivestimento indica lo strato di rivestimento. Se non c'è strato di rivestimento, riempire 0 in spessore e 1 (aria) in dielettrico (costante dielettrica). Il substrato indica che lo strato del substrato, cioè lo strato dielettrico, sceglie generalmente FR-4, lo spessore è calcolato dal software di calcolo dell'impedenza e la costante dielettrica è 4,2 (quando la frequenza è inferiore a 1GHz). Fare clic sull'elemento Peso (oz), è possibile impostare lo spessore del rame della pavimentazione in rame e lo spessore del rame determina lo spessore della traccia.9. Il concetto di Prepreg/Core dello strato isolante: PP (prepreg) è un genere di materiale dielettrico, composto da fibra di vetro e resina epossidica. Il nucleo è in realtà un mezzo tipo PP, ma è coperto con foglio di rame su entrambi i lati, mentre PP no. Quando si fanno schede multistrato, di solito CORE e PP sono utilizzati in cooperazione, CORE e CORE sono legati con PP.10. Questioni che richiedono attenzione nella pianificazione dello stack-up PCB:(1), problema di deformazioneIl piano laminato PCB dovrebbe essere simmetrico, cioè lo spessore dielettrico di ogni strato e lo spessore del rame sono simmetrici. Prendete la scheda a sei strati, lo spessore dielettrico e lo spessore del rame di TOP-GND e BOTTOM-POWER sono gli stessi, GND-L2 Stesso con lo spessore dielettrico di L3-POWER e lo spessore del rame. In questo modo, non si verifica alcuna deformazione durante la laminazione. (2) lo strato del segnale dovrebbe essere strettamente accoppiato con il piano di riferimento vicino (cioè, lo spessore dielettrico tra lo strato del segnale e lo strato di rame vicino dovrebbe essere piccolo); il rame di potenza e il rame macinato dovrebbero essere strettamente accoppiati. (3) In condizioni ad alta velocità, è possibile unire lo strato di terra ridondante per bloccare lo strato di segnale, ma si raccomanda di non bloccare più strati di potenza, che possono causare interferenze sonore inutili. (