Data PCB - Selalu ada kekurangan impedans dalam reka bentuk papan PCB, bagaimana menyelesaikannya

Kita semua tahu bahawa impedance mesti berterusan. Tetapi sentiasa ada masa ketika impedance Papan PCB tidak boleh terus, apa yang harus saya lakukan?

Impedansi karakteristik: Juga dikenali sebagai "Impedansi karakteristik", ia bukan resistensi DC dan milik konsep transmisi jangka panjang. Dalam julat frekuensi tinggi, semasa proses penghantaran isyarat, di mana pinggir isyarat tiba, arus segera akan dijana antara garis isyarat dan pesawat rujukan (tenaga atau pesawat tanah) disebabkan pembangunan medan elektrik. Jika garis penghantaran adalah isotrop, maka selama isyarat penghantaran, akan sentiasa ada arus I, dan jika tenaga output isyarat adalah V, semasa proses penghantaran isyarat, garis penghantaran akan sama dengan resistensi, saiz adalah V/I , dan resistensi yang sama ini dipanggil impedance karakteristik Z garis penghantaran. Dalam proses penghantaran isyarat, jika pengendalian karakteristik laluan penghantaran berubah, isyarat akan dicerminkan pada nod dengan pengendalian yang berhenti. Faktor yang mempengaruhi impedance karakteristik adalah: konstan dielektrik, tebal dielektrik, lebar garis, dan tebal foli tembaga.

(1) Garis gradien

Beberapa pakej peranti RF kecil, lebar pad SMD mungkin sebesar 12 mil, dan lebar garis isyarat RF mungkin lebih dari 50 mil. Baris gradien digunakan, dan lebar baris perubahan tiba-tiba dilarang. Garis gradien dipaparkan dalam gambar, dan garis dalam bahagian transisi tidak sepatutnya terlalu panjang.

(2) Corner

Jika garis isyarat RF berjalan pada sudut kanan, lebar garis yang efektif di sudut akan meningkat, dan impedance akan berhenti, menyebabkan refleksi isyarat. Untuk mengurangi kegagalan, terdapat dua cara untuk menghadapi sudut: kerosakan dan fileting. Jejari sudut lengkung sepatutnya cukup besar. Secara umum, ia perlu dijamin bahawa: R>3W.

(3) Pad besar

Apabila terdapat pad besar pad a garis microstrip 50 ohm, pad besar adalah sama dengan kapasitasi yang disebarkan, yang menghancurkan kontinuiti pengendalian karakteristik garis microstrip. Dua kaedah boleh diambil pada masa yang sama untuk memperbaiki: pertama-tama, mempertebas media garis microstrip, dan kedua-dua, mengosongkan pesawat tanah di bawah pad, yang kedua-dua boleh mengurangkan kapasitas yang disebarkan pad.

(4) Vias

Via adalah silinder logam dilapisi keluar dari lubang melalui antara lapisan atas dan bawah papan sirkuit.  Via isyarat sambung garis penghantaran pada lapisan berbeza. Melalui barang-barang adalah bahagian yang tidak digunakan melalui. Melalui pads adalah pads anular yang menyambungkan vias ke garis pemindahan atas atau dalaman. Pad pengasingan adalah kosong anular dalam setiap kuasa atau pesawat tanah untuk mencegah pendek ke pesawat kuasa dan tanah. Parameter parasitik vias boleh dipodelkan sebagai model sirkuit ekvivalen vias sebagai kondensator pendaratan tersambung dalam siri pada kedua-dua hujung induktor jika mereka dibuat melalui derivasi teori fizik yang ketat dan analisis kira-kira. Model sirkuit yang sama dengan melalui, ia boleh dilihat dari model sirkuit yang sama yang melalui dirinya sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Anggap diameter anti-pad melalui ialah D2, diameter pad melalui ialah D1, dan tebal papan PCB ialah T, konstan dielektrik substrat papan ialah ε, kapasitas parasit lubang melalui sama dengan: kapasitas parasit lubang melalui boleh menyebabkan masa naik isyarat dipenjarakan dan kelajuan pemindahan untuk memperlambat, Dengan demikian mengurangi kualiti isyarat. Sama seperti, botol juga mempunyai induksi parasit. Dalam papan PCB digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induksi parasit sering lebih besar daripada kapasitasi parasit. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kondensator bypass, dengan itu mengurangkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Anggap L ialah induktan laluan, h ialah panjang laluan, dan d ialah diameter lubang tengah. Induktan parasit sekitar vias adalah sama dengan: vias adalah salah satu faktor penting yang menyebabkan penghentian penghentian pada saluran RF. Jika frekuensi isyarat lebih besar daripada 1GHz, pengaruh botol patut dianggap. Kaedah biasa untuk mengurangi ketidakberhenti melalui impedance termasuk: menggunakan proses tanpa cakera, memilih kaedah lead-out, dan optimasi diameter anti-pad. Optimisasi diameter anti-pad adalah satu kaedah biasa untuk mengurangi penghentian impedance. Oleh kerana ciri-ciri lubang melalui berkaitan dengan saiz struktur terbuka, pad, anti-pad, struktur tumpukan, dan kaedah lead-out, ia dicadangkan untuk menggunakan HFSS dan Optimetrics untuk optimumkan simulasi mengikut situasi khusus dalam setiap rancangan. Apabila model parametrik digunakan, proses pemodelan adalah mudah. Semasa ulasan, perancang papan PCB diperlukan untuk menyediakan dokumen simulasi yang sepadan. Melalui diameter, diameter pad, kedalaman, anti pad, semua membawa variasi, yang mengakibatkan penghentian impedance, keras refleksi dan kehilangan penyisihan.

(5) Melalui sambungan koaksial lubang

Sama dengan struktur melalui, sambungan koaksial melalui lubang juga mempunyai penghentian impedance, jadi penyelesaiannya sama dengan vias. Kaedah biasa untuk mengurangi ketidaksengajaan impedance dalam sambungan koaksial melalui lubang juga: menggunakan proses tanpa cakera, kaedah lead-out yang sesuai, dan optimizasi diameter anti-pad on Papan PCB.