전자 설계 - PCB에서 임피던스가 연속되지 않는 경우

모든 사람은 임피던스가 연속적이어야 한다는 것을 알고 있다.PCB 설계에서 임피던스는 항상 연속적이지 않습니다.어떡하지?

특성 임피던스:"특성 임피던스"라고도 하며, 직류 저항이 아니라 장기 전송의 개념에 속한다.고주파 범위 내에서 신호를 전송하는 동안 신호의 가장자리가 도착하고 전장의 구축으로 인해 신호선과 참조 평면(전원 또는 접지 평면) 사이에 순간 전류가 발생한다.

만약 전송선이 각방향 동성이라면 신호가 전송되고 있는 한 항상 전류 I가 있을 것이다. 만약 신호의 출력 전압이 V라면 전송선은 신호 전송 과정 중의 하나의 저항과 같을 것이다. 그 크기는 V/I이다. 이 등효 저항을 전송선의 특성 저항 Z라고 부른다.

신호를 전송하는 동안 전송 경로의 특성 임피던스가 변경되면 임피던스가 연속되지 않는 노드에서 신호가 반사됩니다.특성 저항에 영향을 주는 요소는 개전 상수, 개전 두께, 선폭과 동박 두께이다.

[1] 그래디언트 선

일부 RF 부품은 패키지가 매우 작아서 SMD 용접판의 너비가 12밀리 귀로 작을 수 있고 RF 신호선의 너비가 50밀리 귀 이상에 달할 수 있다.그래디언트 선을 사용해야 하며 선가중치 돌연변이를 금지해야 합니다.그래디언트 선은 그림과 같이 변환 부분의 선이 너무 길어서는 안 됩니다.

[2] 코너

무선 주파수 신호선이 직각으로 작동하면 코너의 유효한 선가중치가 증가하고 임피던스가 연속되지 않아 신호가 반사됩니다.불연속성을 줄이기 위해 코너를 모따기 및 라운드하는 두 가지 방법이 있습니다.일반적으로 호 각도의 반지름은 R>3W를 보장하기에 충분해야 합니다.

3ã 대형 패드

50옴 마이크로밴드 라인에 큰 용접판이 있을 때, 큰 용접판은 분포용량에 해당하며, 마이크로밴드 라인 특성 임피던스의 연속성을 파괴한다.동시에 두 가지 방법을 취하여 개선할 수 있다: 첫째는 마이크로밴드 전매질을 두껍게 하는 것이고, 둘째는 용접판 아래의 접지 평면을 파내는 것이다. 이렇게 하면 용접판의 분포 용량을 낮출 수 있다.

ã4ãvia

통공은 상단과 PCB 하단 사이의 통공 외부에 도금된 금속 원통이다.신호는 구멍을 통해 서로 다른 층의 전송선을 연결한다.오버홀 스텁은 오버홀에 사용되지 않는 부분입니다.오버홀 용접 디스크는 오버홀을 위쪽 또는 내부 전송선에 연결하는 루프 개스킷입니다.분리 디스크는 각 전원 또는 접지 평면의 원형 간격으로 전원 및 접지 평면에 대한 단락을 방지합니다.

오버홀 기생 매개변수

엄격한 물리 이론적 유도와 근사 분석을 거쳐, 구멍을 통과한 등효 회로 모형은 양쪽 끝을 직렬 접지 전기 용기의 센서로 모델링할 수 있다

오버홀 등가 회로 모델

등효 회로 모형에서 볼 수 있듯이, 구멍 자체는 땅에 기생 용량을 가지고 있다.가령 오버홀 백 용접 디스크의 지름이 D2, 오버홀 용접 디스크의 두께가 D1, PCB 보드의 두께가 T, 보드 기판의 개전 상수가 Isla라고 가정하면 오버홀의 기생 용량은 다음과 비슷하다.

구멍이 뚫린 기생용량은 신호의 상승 시간이 길어지고 전송 속도가 느려져 신호의 질을 악화시킬 수 있다.이와 유사하게 구멍을 통과하는 것도 기생 전감을 가지고 있다.고속 디지털 PCB에서 기생 전기 감각으로 인한 위해는 종종 기생 전기 용량보다 크다.

그 기생 직렬 전감은 바이패스 콘덴서의 기여를 약화시켜 전체 전력 시스템의 필터 효과를 약화시킨다.L은 오버홀의 감전이고 h는 오버홀의 길이이며 d는 중심 구멍의 지름이라고 가정합니다.구멍을 통과하는 근사 기생 전감은 다음과 유사합니다.

구멍 연결은 무선 주파수 채널의 임피던스를 불연속적으로 만드는 중요한 요인 중 하나입니다.신호 주파수가 1GHz보다 크면 구멍의 영향을 고려해야 합니다.

구멍 통과 임피던스의 불연속성을 줄이는 일반적인 방법으로는 디스크 없는 프로세스, 출구 방법 선택 및 용접 방지 디스크의 지름 최적화가 있습니다.백 용접 디스크의 지름을 최적화하는 것은 임피던스 불연속성을 줄이는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다.구멍을 통과하는 특성은 구멍 지름, 용접 디스크, 백 용접 디스크, 계층 압력 구조 및 경로설정 방법과 같은 구조 크기와 관련이 있으므로 설계할 때마다 상황에 따라 HFSS 및 Optimetrics를 사용하여 최적화된 시뮬레이션을 수행하는 것이 좋습니다.

모델링은 패라메트릭 모델을 사용할 때 간단합니다.검토 과정에서 PCB 설계자가 적절한 시뮬레이션 파일을 제공해야 합니다.

구멍을 통과하는 지름, 용접 디스크의 지름, 깊이 및 백 용접 디스크는 임피던스 불연속, 반사 및 삽입 손실로 인해 변경됩니다.

ã5ã통공 동축 커넥터

구멍 통과 구조와 마찬가지로 구멍 통과 동축 커넥터도 임피던스 불연속성이 있으므로 솔루션은 구멍 통과와 동일합니다.통공 동축 커넥터의 임피던스 불연속성을 줄이는 일반적인 방법은 디스크 없는 프로세스, 적절한 출구 방법 및 용접 방지 디스크의 지름을 최적화하는 것입니다.