PCB 블로그 - PCB 보드 설계는 항상 임피던스 불연속성이 있습니다. 해결 방법

우리는 모두 임피던스가 연속적이어야 한다는 것을 안다.그러나 언젠가는 PCB 보드의 임피던스가 연속되지 않을 것입니다. 저는 어떻게 해야 합니까?

특성 임피던스: 특성 임피던스라고도 하는데 직류 저항이 아니라 장기 전송의 개념에 속한다.고주파 범위 내에서 신호 전송 과정에서 신호의 가장자리가 도착하고 전장의 구축으로 인해 신호선과 참조 평면(전원 또는 접지 평면) 사이에 순간 전류가 발생한다.만약 전송선이 각방향의 동성이라면 신호가 전송되기만 하면 늘 전류I가 있게 되는데 만약 신호의 출력전압이 V라면 신호전송과정에 전송선은 저항과 동등하며 크기는 V/I이다. 이 등효저항은 전송선의 특성저항Z라고 한다.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 귀를 초과할 수 있다.그래디언트 선을 사용하여 선가중치의 갑작스러운 변경을 방지합니다.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 모따기와 필렛이라는 두 가지 방법으로 코너를 조작할 수 있습니다.호 각도의 반지름은 충분히 커야 합니다.일반적으로 R>3W를 확인해야 합니다.

(3) 큰 패드

50옴 마이크로밴드 라인에 큰 용접판이 있을 때, 이 큰 용접판은 분산 용량에 해당하며, 마이크로밴드 라인 특성 임피던스의 연속성을 파괴한다.동시에 두 가지 방법을 취하여 개선할 수 있다: 첫째는 마이크로밴드 선 매체를 두껍게 하는 것이고, 둘째는 용접판 아래의 접지면을 파는 것이다. 이 두 가지 방법은 모두 용접판의 분포 용량을 낮출 수 있다.

（4） Vias

구멍은 보드 상단과 하단 사이의 구멍에서 도금된 금속 원통입니다.신호는 구멍을 통해 서로 다른 층의 전송선을 연결한다.오버홀 컷은 오버홀에 사용되지 않는 부분입니다.오버홀 용접판은 위쪽 또는 내부 전송선에 오버홀을 연결하는 루프 용접판입니다.분리 패드는 전원 및 접지 평면에 대한 단락을 방지하기 위해 각 전원 또는 접지 평면에 있는 고리 모양의 공간입니다.만약 엄격한 물리리론의 유도와 근사분석을 통해 구멍이 난 기생매개변수를 얻어낸다면 이를 감지기 량끝에 직렬로 련결된 접지전기용기의 구멍이 뚫린 등효회로모형으로 모델링할수 있다.구멍을 통과하는 등효회로모형은 등효회로모형에서 알수 있다싶이 구멍 자체는 대지에 기생용량을 갖고있다.과공의 역용접판의 직경이 D2이고 과공용접판의 직경이 D1이며 PCB판의 두께가 T이고 판기판의 매개전기상수가?라고 가정하면 과공의 기생전기용량은 과공의 잡산전기용량은 신호상승시간이 길어지고 전송속도가 느려지며따라서 신호의 질이 악화됩니다.이와 유사하게 구멍을 통과하는 것도 기생 전감을 가지고 있다.고속 디지털 PCB 보드에서 기생 전기 감각으로 인한 위해는 종종 기생 전기 용량으로 인한 위해보다 크다.그 기생 직렬 전감은 바이패스 콘덴서의 기여를 약화시켜 전체 전력 시스템의 필터 효과를 떨어뜨린다.L은 오버홀의 감전이고 h는 오버홀의 길이이며 d는 중심 구멍의 지름이라고 가정합니다.구멍을 통과하는 근사 기생 전감은 다음과 같다. 구멍을 통과하는 것은 무선 주파수 채널의 임피던스가 연속되지 않도록 하는 중요한 요소 중 하나이다.신호 주파수가 1GHz보다 크면 구멍의 영향을 고려해야 합니다.구멍 통과 임피던스의 불연속성을 줄이는 일반적인 방법으로는 디스크 없는 프로세스, 인출 방법 선택, 용접 반대 디스크의 지름 최적화 등이 있습니다.백 용접 디스크의 지름을 최적화하는 것은 임피던스의 불연속성을 줄이는 데 자주 사용되는 방법입니다.오버홀의 특성은 구멍 지름, 용접 디스크, 백 용접 디스크, 스택 구조 및 인출 방법의 구조 크기와 관련이 있으므로 각 설계에서 상황에 따라 HFSS 및 Optimetrics를 사용하여 시뮬레이션을 최적화하는 것이 좋습니다.모델링 프로세스는 패라메트릭 모델을 사용할 때 간단합니다.검토 과정에서 PCB 보드 설계자는 적절한 시뮬레이션 파일을 제공해야 합니다.오버홀 지름, 용접 디스크 지름, 깊이, 백 용접 디스크는 임피던스 불연속, 심각한 반사 및 삽입 손실을 초래하는 변화를 가져옵니다.

(5) 통공 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 인출 방법 및 PCB 보드의 용접 방지 디스크의 지름을 최적화하는 것입니다.