Teknik PCB - Impedansi karakteristik reka PCB kelajuan tinggi

Dalam rekaan PCB kelajuan tinggi, kita sering melakukan kawalan impedance karakteristik pada garis isyarat kelajuan tinggi untuk optimize kualiti isyarat. Apa sifat pengendalian?

1. Prinsip garis penghantaran

Sebelum memperkenalkan penghalang karakteristik, ulangi prinsip asas garis penghantaran yang diperkenalkan dalam "Signal Integrity Video". Sisi kiri gambar di bawah ialah model RLGC dengan parameter lumped untuk sirkuit frekuensi rendah, dan model RLGC dengan parameter distribusi untuk sirkuit frekuensi tinggi di sebelah kanan.

Solving the transmission line calculus equation is easy for you, and I won't introduce it here. Hasil persamaan ialah kita boleh dapatkan konstan penyesalan, impedance karakteristik, konstan pemindahan fasa, dll. garis penghantaran PCB. Makna khusus diterangkan secara terperinci dalam "Video Integriti Isyarat". Di sini kita terutama memperkenalkan aplikasi penghalang karakteristik PCB. Berikut adalah formula untuk impedance karakteristik yang diperoleh dengan memecahkan persamaan, tetapi ia tidak sangat berguna kerana anda tidak boleh tahu R, L, G, dan C yang sepadan dengan panjang unit.

2. pengaruh ketidaksepadan keterangan

Impedansi karakteristik garis penghantaran merujuk pada impedance yang sepadan dengan setiap titik di garis apabila isyarat kelajuan tinggi dihantar pada garis PCB. Kami berharap bahawa keterlaluan karakteristik garis transmisi tidak akan berubah secara tiba-tiba, kerana perubahan tiba-tiba dalam garis transmisi akan menyebabkan refleksi isyarat, yang akan mempengaruhi kualiti isyarat.

3. Pemilihan keterangan

Impedasi karakteristik PCB ditentukan oleh perlawanan ZL yang sepadan pada akhir muatan, bergantung pada spesifikasi berbeza antaramuka. Ralat penghalang karakteristik terutamanya dipengaruhi oleh proses kilang papan PCB, dan biasanya boleh dikawal dalam 5%-10%. Berikut adalah kawalan penghalang PCB antaramuka umum.

Kabel berbeza USB 90Ω

Garis berbeza PCIE 100Ω

Garis transmisi RF satu-akhir 50Ω

Garis penghantaran tunggal biasa 50Ω

4. Design impedance karakteristik PCB

Pada masa ini, penghasil PCB sering menggunakan perisian si9000 kutub untuk menghitung impedance karakteristik. Ambil garis isyarat satu-akhir sebagai contoh di bawah. Terdapat empat parameter tetapan: konstan dielektrik, tebal dielektrik, lebar baris dan tebal foli tembaga.

Pemalar dielektrik Er1: Pemalar dielektrik lembaran, biasanya 4.2-4.5 untuk lembaran FR4.

Lebar tengah H1: lebar lembar atau PP.

Lebar baris W1/W2: lebar baris kabel PCB.

Ketebasan foli tembaga: Menurut situasi sebenar, terdapat 0.5/1/2 OZ dan sebagainya.

Dari pengiraan garis isyarat 50 Ω satu-akhir di atas, semua orang patut tahu dengan jelas mengapa sukar untuk membuat 50 Ω impedance sepadan dengan garis isyarat papan dua lapisan?

5. Adakah impedance karakteristik OK?

Melalui perkenalan prinsip dan operasi perisian di atas, and a boleh secara mudah merancang PCB dengan persamaan impedance karakteristik.

Tetapi periksa contoh "PCIE 3.0 Simulasi Video", indikator kunci untuk menilai pautan transmisi adalah terutamanya S11 dan S21. Kesempatan karakteristik hanya menjamin S11. Untuk jarak jauh, kabel PCB di atas GHZ, pengaruh S21 lebih penting. Jadi, sementara memastikan pengendalian karakteristik, biarkan S21 juga memenuhi keperluan, untuk menunjukkan bahawa rancangan PCB anda adalah OK.