Teknik PCB - Bagaimana untuk menyelesaikan rancangan PCB sentiasa mempunyai penghentian impedance

Semua orang tahu bahawa impedance sepatutnya terus berlanjut. Namun, seperti yang dikatakan, "Selalu ada beberapa kali dalam kehidupan apabila anda melangkah dalam kotoran", dan selalu ada masa apabila impedance rekaan PCB tidak boleh terus menerus. Bagaimana?

Jika garis penghantaran adalah isotrop, akan sentiasa ada arus I selama isyarat dihantar. Jika tenaga output isyarat adalah V, dalam proses penghantaran isyarat, garis penghantaran akan sama dengan resistensi dengan saiz V/I. Keperlawanan yang sama ini dipanggil impedance karakteristik Z garis transmisi.

Dalam proses penghantaran isyarat, jika impedance karakteristik berubah sepanjang laluan penghantaran, isyarat akan dicampur pada nod penghentian impedance.

Faktor yang mempengaruhi impedansi karakteristik termasuk konstan dielektrik, tebal dielektrik, lebar garis dan tebal foli tembaga.

[1] Garis gradien

Beberapa peranti RF mempunyai pakej kecil, lebar pad SMD mungkin sebesar 12 mil, dan lebar garis isyarat RF mungkin lebih dari 50 mil, garis gradien patut digunakan, melarang mutasi lebar garis. Garis gradien dipaparkan dalam figur. Garis transisi tidak sepatutnya terlalu panjang.

[2] Sudut

Garis isyarat RF jika sudut kanan, lebar garis yang efektif di sudut akan meningkat, impedance berhenti, menyebabkan refleksi isyarat.

Untuk mengurangi ketidakberhenti, sudut dirawat dalam dua cara: potongan sudut dan pusingan sudut. Jejari sudut lengkung sepatutnya cukup besar, secara umum, untuk memastikan bahawa: R> 3 w. Seperti yang dipaparkan di sebelah kanan.

[3] Pad besar

Apabila terdapat pad yang besar pad a garis microstrip 50 ohm, pad yang besar bertindak sebagai kapasitas yang disebarkan dan menghancurkan kontinuiti pengendalian karakteristik garis microstrip. Kapensiensiensi yang disebarkan pad boleh dikurangkan dengan kedua-dua mempertebal media garis microstrip dan mengosongkan pesawat tanah di bawah pad. Diagram di bawah.

[4] Melalui lubang

Lubang melalui adalah silinder logam dilapis di luar lubang melalui antara lapisan atas dan bawah papan sirkuit. Lubang isyarat menyambung garis penghantaran pada lapisan berbeza. Tersisa lubang adalah bahagian yang tidak digunakan lubang. Pad melalui lubang adalah bengkel anular bulat yang menyambung lubang melalui garis pemindahan atas atau dalaman. Cakera pengasingan adalah Ruang anular dalam setiap bekalan kuasa atau zon pendaratan untuk mencegah sirkuit pendek kepada bekalan kuasa dan zon pendaratan.

Parameter parasitik lubang

Selepas penghasilan teori fizik yang ketat dan analisis kira-kira, model sirkuit yang sama lubang boleh dianggap sebagai induktor dengan kondensator pendaratan tersambung dalam siri pada kedua-dua hujung, seperti yang dipaparkan dalam FIG. 1.

Model sirkuit yang sama bagi lubang

Ia boleh dilihat dari model sirkuit yang sama bahawa kapasitas parasit ke tanah wujud dalam lubang melalui diri sendiri. Anggap diameter pad balik lubang melalui ialah D2, diameter pad melalui lubang ialah D1, tebal papan PCB ialah T, dan konstan dielektrik substrat ialah ε, kapasitas parasit lubang melalui adalah kira-kira seperti ini:

Kapensiensi parasitik melalui lubang boleh menyebabkan masa meningkat isyarat panjang dan kelajuan pemindahan perlahan, dengan itu kualiti isyarat bertambah teruk. Sama seperti, melalui lubang juga mempunyai induksi parasit, yang sering lebih berbahaya daripada kapasitasi parasit dalam PCBS digital kelajuan tinggi.

Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kapasitasi bypass dan demikian efektivitas penapisan seluruh sistem bekalan kuasa. Anggap L ialah induktan lubang, h ialah panjang lubang, dan D ialah diameter lubang tengah. Saiz induksi parasitik bagi pendekatan lubang melalui kira-kira:

Lubang adalah salah satu faktor penting menyebabkan penghentian impedance dalam saluran RF. Jika frekuensi isyarat lebih besar daripada 1GHz, kesan lubang patut dianggap.

Kaedah biasa untuk mengurangi ketidakberhenti perlawanan melalui lubang termasuk: menggunakan proses tanpa cakera, memilih mod keluar, optimizasi diameter pad belakang, dll. Optimisasi diameter pad belakang adalah kaedah biasa untuk mengurangi ketidakberhenti halangan. Ia dicadangkan bahawa HFSS dan Optimetrics patut digunakan untuk simulasi optimasi semasa setiap desain kerana ciri lubang berkaitan dengan dimensi struktur seperti terbuka, pad, backpad, struktur tumpukan dan mod keluar.

Apabila menggunakan model parametrik, proses pemodelan adalah mudah. Pada masa penyelidikan, perancang PCB diperlukan untuk menyediakan dokumentasi simulasi yang sepadan.

Diameter lubang, diameter pad, kedalaman, dan pad belakang semua boleh berbeza, menghasilkan ketidaksempurnaan impedance, refleksi, dan ketakutan kehilangan penyisipan.

[5] Melalui sambungan koaksial lubang

Sama seperti konfigurasi lubang-melalui, sambungan koaksial lubang-melalui juga mempunyai penghentian impedance, jadi penyelesaian sama dengan lubang-melalui. Kaedah biasa untuk mengurangi ketidaksengajaan pengendalian bagi sambungan koaksial melalui lubang juga: menggunakan proses tanpa cakera, mod keluar yang sesuai, dan optimizasi diameter pad belakang.