PCB 기술 - 고속 PCB 설계의 특성 임피던스

고속 PCB 설계에서 우리는 종종 고속 신호선에 대한 특성 임피던스 제어를 수행하여 신호 품질을 최적화합니다.특성 임피던스는 얼마입니까?

1.송전선로 원리

특성 임피던스를 설명하기 전에 신호 무결성 비디오에서 설명하는 전송선의 기본 원리를 살펴보십시오.다음 그림의 왼쪽은 저주파 회로의 중앙 매개변수가 있는 RLGC 모델이고 오른쪽은 고주파 회로의 분포 매개변수가 있는 RLGC 모델입니다.

송전선로의 미적분 방정식을 구하는 것은 너에게 있어서 매우 쉽다. 나는 여기에서 그것을 소개하지 않을 것이다.방정식의 결과, 우리는 PCB 전송선의 감쇠 상수, 특성 임피던스, 위상 이동 상수 등을 얻을 수 있다.구체적인 의미는 "신호 무결성 비디오"를 참조하십시오.여기에서는 주로 PCB 특성 임피던스의 응용을 소개한다.다음은 방정식을 구하여 얻은 특성 임피던스의 공식이지만, 단위 길이에 대응하는 R, L, G, C를 알 수 없기 때문에 그다지 유용하지 않다.

2. 특성 임피던스 미스매치의 영향

전송선의 특성 임피던스는 고속 신호가 PCB 선에서 전송될 때 회선의 각 점에 대응하는 임피던스를 말한다.우리는 전송선의 특성 저항이 갑자기 변화하지 않기를 희망한다. 왜냐하면 전송선의 갑작스러운 변화는 신호 반사를 일으켜 신호의 질에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

3. 특성 임피던스 선택

PCB의 특성 임피던스는 다양한 인터페이스의 사양에 따라 부하 포트의 일치 저항 ZL에 의해 결정됩니다.특성 임피던스 오차는 주로 PCB 보드 출하 공정의 영향을 받아 일반적으로 5~10% 이내로 제어할 수 있다.다음은 일반적인 PCB 임피던스 제어 인터페이스입니다.

USB 차등 케이블 90섬

PCIE 차등 회선 100섬

무선 단면 송신선 50섬

일반 단일 송전선로 50섬

4. PCB 특성 임피던스 설계

현재 PCB 제조업체는 특성 임피던스를 계산하기 위해 polar si9000 소프트웨어를 자주 사용합니다.단일 신호선을 예로 들면설정 매개변수는 개전 상수, 개전 두께, 선가중치 및 동박 두께의 네 가지입니다.

개전 상수 Er1: FR4 조각의 경우 일반적으로 4.2-4.5인 조각의 개전 상수입니다.

중간 두께 H1: 판재 또는 PP의 두께.

선가중치 W1/W2: PCB 경로설정의 선가중치입니다.

동박 두께: 실제 상황에 따라 0.5/1/2OZ 등이 있다.

위의 50섬 단일 신호선의 계산에서 2 층판의 신호선이 50섬 임피던스 매칭을 수행하기 어려운 이유를 잘 알고 계실 것입니다.

5. 특성 임피던스가 정상입니까?

위의 원리 설명과 소프트웨어 작업을 통해 기본적으로 특성 임피던스가 일치하는 PCB를 쉽게 설계할 수 있습니다.

그러나"PCIE3.0 에뮬레이션 비디오"의 예를 돌이켜보면 전송 링크를 평가하는 핵심 지표는 주로 S11과 S21입니다.특성 임피던스 일치는 S11만 보장합니다.S21의 영향은 장거리, GHZ 이상의 PCB 케이블 연결에 더 중요하다.따라서 특성 임피던스를 보장하는 동시에 S21도 PCB 설계가 가능하다는 것을 보여주기 위해 요구 사항을 충족시킵니다.