PCB 임피던스를 제어하는 방법

2021-08-12

Author：IPCB

PCB 임피던스를 제어하는 것은 PCB 신호 전환 속도의 부단한 향상이며, 오늘날의 PCB 설계자는 PCB 흔적선의 임피던스를 이해하고 제어해야 한다.현대 디지털 회로의 더 짧은 신호 전송 시간과 더 높은 시계 속도에 대응하여 PCB 흔적선은 더 이상 단순한 연결이 아니라 전송선이다.

PCB 임피던스를 제어하는 방법

18 레이어 PCB 임피던스 제어

실제 상황에서 디지털 한계 속도가 1ns 이상이거나 아날로그 주파수가 300Mhz를 초과할 때 흔적선 임피던스를 제어할 필요가 있다.PCB 트랙의 핵심 매개변수 중 하나는 특성 임피던스 (즉, 신호 전송선을 따라 파가 전송될 때 전압과 전류의 비율) 입니다.인쇄회로기판 상도선의 특성 저항은 회로기판 설계의 중요한 지표이다.특히 고주파 회로의 PCB 설계에서는 컨덕터의 특성 임피던스가 장비 또는 신호에 필요한 특성 임피던스와 일치하는지, 일치하는지 여부를 고려해야 한다.이것은 임피던스 제어와 임피던스 일치라는 두 가지 개념을 다룹니다.본고는 주로 임피던스 제어와 중첩 설계 문제를 연구한다.

PCB 임피던스 제어(eImpedance Controling), 보드의 도체는 다양한 신호를 전송합니다.전송 속도를 높이기 위해서는 주파수를 높여야 한다.만약 회로 자체가 식각, 층압 두께, 도선 너비 등의 요소에 의해 영향을 받는다면, 임피던스 값에 변화가 생겨 신호가 왜곡될 것이다.따라서 고속 회로 기판의 도체의 임피던스 값은 일정한 범위 내에서 제어되어야 하는데, 이것이 바로 임피던스 제어이다.

PCB 트랙의 임피던스는 전기 감지와 커패시터 감지, 저항 및 전도도에 의해 결정됩니다.PCB 흔적선 임피던스에 영향을 주는 주요 요소는 동선의 너비, 동선의 두께, 매체의 매전 상수, 매체의 두께, 용접판의 두께, 접지선의 경로 및 도선 주위의 배선이다.PCB 임피던스의 범위는 25-120옴입니다.

실제 상황에서 PCB 전송선은 일반적으로 도선 흔적선, 하나 이상의 참고층 및 절연재료로 구성된다.흔적선과 판층이 제어 저항을 구성한다.PCB는 일반적으로 다중 레이어 구조를 사용하며 제어 임피던스도 다양한 방식으로 구축할 수 있습니다.그러나 임피던스 값은 어떤 방법을 사용하든 물리적 구조와 절연 재료의 전기적 특성에 따라 결정됩니다.

신호 흔적선의 폭과 두께

흔적선 양쪽의 코어 또는 미리 채워진 재료의 높이

흔적선과 층의 배치

코어 및 예비 충전재의 절연 상수

PCB 전송선은 주로 마이크로밴드선과 밴드선의 두 가지 형태가 있다.

제어 PCB 임피던스 마이크로밴드:

마이크로밴드 선은 한 쪽에만 참조 평면이 있는 전송선을 말합니다.상단과 측면은 공기 중에 노출되며 (코팅을 코팅할 수도 있음) 절연 상수 Er 회로 기판의 표면에 위치합니다.전원 평면 또는 접지 평면은 참조용입니다.다음과 같습니다.

참고: 실제 PCB 제조에서 IPCB 공장은 일반적으로 PCB 표면에 녹색 오일을 칠합니다.따라서 실제 임피던스 계산에서는 일반적으로 다음 그림과 같은 모델을 사용하여 표면 마이크로밴드 선을 계산합니다.

PCB 임피던스 밴드 선을 제어하려면 다음과 같이 하십시오.

리본 선은 두 참조 평면 사이에 배치된 리본 컨덕터입니다.다음 그림에서 볼 수 있듯이 H1과 H2로 표시된 전매체의 매체 상수는 다를 수 있습니다.

위의 두 예는 마이크로밴드와 밴드선의 전형적인 예일 뿐입니다.코팅 마이크로밴드 선과 같은 다양한 유형의 특정 마이크로밴드 선이 있으며 특정 PCB 레이어 프레스 구조와 관련이 있습니다.

특성 임피던스를 계산하는 데 사용되는 방정식은 복잡한 수학적 계산이 필요하며, 일반적으로 경계 요소 분석을 포함한 필드 해답 방법을 사용하기 때문에 전용 임피던스 컴퓨팅 소프트웨어 SI9000을 사용하여 특성 임피던스를 제어하는 매개 변수가 필요합니다.

절연층의 개전 상수 Er, 흔적선 너비 W1, W2(사다리꼴), 흔적선 두께 T와 절연층 두께 H.

프리패치 / 절연층 코어의 개념:

PP(예침재)는 유리 섬유와 에폭시 수지로 구성된 개전 재료다.코어는 실제로 PP형 매체이지만 양면이 동박으로 덮여 있고 PP는 없다.다중 레이어 보드를 제작할 때 일반적으로 CORE와 PP를 결합하여 사용하며 CORE와 CORE는 PP와 접착됩니다.

PCB 레이어 프레스 설계 고려 사항:

(1) 꼬임 문제

PCB 층 압판의 설계는 대칭적이어야 한다. 즉 각 층의 개전 두께와 각 층의 구리 두께가 대칭적이다.6층판의 경우 TOP-GND와 BOTTOM-POWER의 개전 두께는 구리 두께와 같고, GND-L2는 BOTTOM_POWER와 같다.L3-POWER의 개전 두께는 구리와 동일합니다.이것은 층압 과정에서 구부러지지 않는다.

(2) 신호층은 인접한 참고평면과 긴밀히 결합해야 한다(즉, 신호층과 인접한 구리층 사이의 개전 두께는 작아야 한다).전원 구리와 접지 구리는 긴밀하게 결합해야 한다.

(3) 속도가 매우 높은 경우 추가 접지층을 추가하여 신호층을 격리할 수 있지만 여러 전원층을 격리하지 않는 것이 좋습니다. 이는 불필요한 소음 방해를 초래할 수 있습니다.

(4) 일반적인 압축 설계 레이어의 분포는 다음 표와 같습니다.

(5) 계층화 배치의 일반적인 원칙:

컴포넌트 표면 (2층) 의 아래쪽은 접지 평면으로 부품 차폐 레이어와 최상위 경로설정의 참조 평면을 제공합니다.

모든 신호층은 가능한 한 지평면에 접근한다.

가능한 한 두 신호층이 직접 인접하는 것을 피한다;

주 전원 공급 장치는 가능한 한 주 전원에 접근해야 합니다.

층압 구조의 대칭성을 고려하다.

마더보드의 계층형 레이아웃의 경우 기존 마더보드는 병렬 장거리 케이블 연결을 제어하기 어렵습니다. 50MHZ 이상의 보드 레벨 작동 주파수의 경우

(50MHZ 이하, 적절한 완화), 권장 배치 원칙:

부품 표면과 용접 표면은 완전한 접지 평면 (차폐) 입니다.