PCBブログ - PCBボード設計は常にインピーダンス不連続性，どのように解決するか

我々は、インピーダンスが連続しなければならないことを知っている. しかし、いつも、インピーダンスが PCBボード 連続できない, どうすればよい?

特性インピーダンス：「特性インピーダンス」としても知られて、それはDC抵抗でありません、そして、長期の伝達の概念に属します。高周波数領域では、信号エッジが到来する信号伝送過程において、信号線と基準面（電源またはグランドプレーン）との間に電界の発生により瞬時電流が発生する。伝送線路が等方性であるならば、信号が伝送される限り、電流Iが常にある、そして、シグナルの出力電圧がVである場合、信号伝送プロセスの間、伝送線は抵抗に等しい、サイズはV / Iである。そして、この等価抵抗は伝送線の特性インピーダンスZと呼ばれている。信号伝送の過程において、伝送路の特性インピーダンスが変化すると、信号は不連続インピーダンスを有するノードで反射される。特性インピーダンスに影響する因子は誘電率，誘電体厚さ，線幅，銅箔厚さである。

（1）勾配線

いくつかのRFデバイスパッケージは小型であり、SMDパッド幅は12ミルと小さく、RF信号線幅は50ミルを超えることができる。勾配線が使用され、線幅急変が禁止されている。グラデーションラインが画像に表示され、遷移部分の線が長すぎることはありません。

（2）コーナー

RF信号線が直角に動く場合、コーナーの実効線幅は増加する。そして、インピーダンスは不連続である。そして、シグナル反射を引き起こす。不連続性を減らすために、コーナーに対処する2つの方法がある。円弧角の半径は十分大きくなければならない。一般的には、R＞3 Wとする。

大きなパッド

50オームマイクロストリップライン上に大きなパッドがある場合、大きなパッドは分布キャパシタンスと等価であり、マイクロストリップラインの特性インピーダンスの連続性を破壊する。第1に、マイクロストリップライン媒体を厚くすること、第2に、パッドの下の接地面を空洞化すること、両方のパッドの分布キャパシタンスを低減することができる2つの方法を同時に行うことができる。

4）ビア

ビアは、回路基板の頂部と底部との間の貫通孔からメッキされた金属円筒である。信号ビアは、異なる層に送電線を接続します。ビアスタブはビアの未使用部分です。ビアパッドは、ビアを上部または内部伝送線に接続する環状パッドである。絶縁パッドは、パワーおよびグラウンドプレーンにショーツを予防するために各々の電源またはグランドプレーンの範囲内の環状の空孔である。ビアの寄生パラメータは、厳密な物理理論導出と近似解析によって誘導される場合、インダクタの両端に直列に接続された接地キャパシタとして、ビアの等価回路モデルとしてモデル化することができる。ビアの等価回路モデルは，ビア自身が接地に寄生容量を持つ等価回路モデルから見ることができる。ビアのアンチパッドの直径がD 2であり、ビアパッドの直径がD 1であり、PCB基板の厚さがTであるとき、基板基板の比誘電率が「半」である場合、ビアホールの寄生容量は類似している。ビアホールの寄生容量は、信号立ち上がり時間が長くなり、伝送速度が遅くなることがある。これにより信号品質が劣化する。同様に、ビアも寄生インダクタンスを有する。高速ディジタルPCBボードでは，寄生インダクタンスによる害は寄生容量のそれよりも多い。その寄生直列インダクタンスはバイパスコンデンサの貢献を弱める。そして、それによって、全体の電力系統のフィルタリング効果を減らす。Lはビアのインダクタンス、Hはビアの長さ、Dは中心孔の直径であるとする。VIAの近似的な寄生インダクタンスは類似している：ビアは、RFチャネル上のインピーダンス不連続性を引き起こす重要な要因の1つである。信号周波数が1 GHzより大きい場合、ビアの影響を考慮すべきである。ビアインピーダンスの不連続性を低減する一般的な方法は、ディスクレスプロセスを使用し、リードアウト方法を選択し、アンチパッドの直径を最適化することを含む。アンチパッド直径を最適化することは、インピーダンス不連続性を低減するための一般的な方法である。ビアホールの特性は開口，パッド，反パッド，スタック構造，リードアウト法の構造サイズに関係しているので，hfssとオプチメトリックを使用して各設計における特定の状況に応じてシミュレーションを最適化することを推奨した。パラメトリックモデルを用いる場合，モデリングプロセスは簡単である。レビューの間、PCBボードデザイナーは、対応するシミュレーション・ドキュメントを提供することを必要とする。ビア直径、パッド直径、深さ、反パッド、すべては変化をもたらします。

（5）スルーホール同軸コネクタ

バイア構造と同様, スルーホール同軸コネクタもインピーダンス不連続性を有する, それで、解決はビアと同じです. スルーホール同軸コネクタのインピーダンス不連続性を低減するための一般的方法もディスクレスプロセスを使用する, 適切な導出方法, アンチパッドの直径を最適化する on PCBボード.