Teknik PCB - Bagaimana mengawal penghalang PCB

Kawalan penghalang PCB adalah kelajuan pengtukaran isyarat PCB terus meningkat, perancang PCB hari ini perlu memahami dan kawal penghalang jejak PCB. Bersama dengan masa penghantaran isyarat yang lebih pendek dan kadar jam yang lebih tinggi sirkuit digital modern, jejak PCB bukan lagi sambungan sederhana, tetapi garis penghantaran.

Bagaimana mengawal penghalang PCB

Dalam situasi yang sebenar, perlu mengawal pengendalian jejak apabila kelajuan marginal digital lebih tinggi daripada 1ns atau frekuensi analog melebihi 300Mhz. Salah satu parameter kunci jejak PCB adalah impedance karakteristiknya (iaitu, nisbah tekanan kepada semasa gelombang dihantar sepanjang garis penghantaran isyarat). Impedasi karakteristik wayar pada papan sirkuit cetak adalah indikator penting bagi desain papan sirkuit. Terutama dalam rancangan PCB sirkuit frekuensi tinggi, diperlukan untuk mempertimbangkan sama ada impedance karakteristik wayar konsisten dengan impedance karakteristik yang diperlukan oleh peranti atau isyarat, dan sama ada mereka sepadan. Ini melibatkan dua konsep: kawalan impedance dan persamaan impedance. Artikel ini fokus pada isu kawalan impedance dan rancangan laminasi.

Kawalan penghalang PCB (Penghalang eImpedance), konduktor dalam papan sirkuit akan menghantar beberapa isyarat. Untuk meningkatkan kadar penghantarannya, frekuensinya mesti meningkat. Jika litar itu sendiri dicetak, tebal laminasi, lebar wayar dan faktor lain, ia akan nilai impedance berubah dan isyarat disesatkan. Oleh itu, nilai impedance konduktor pada papan sirkuit kelajuan tinggi perlu dikawal dalam julat tertentu, yang dipanggil "kawalan impedance".

Impedansi jejak PCB akan ditentukan oleh induktif dan kapasitif induktif, resistensi, dan konduktivitas. Faktor utama yang mempengaruhi pengendalian jejak PCB ialah: lebar wayar tembaga, tebal wayar tembaga, konstan dielektrik medium, tebal medium, tebal pad, laluan wayar tanah, dan kawat sekeliling wayar. Jarak penghalang PCB adalah 25 hingga 120 ohms.

Dalam situasi yang sebenar, garis penghantaran PCB biasanya terdiri dari jejak wayar, satu atau lebih lapisan rujukan, dan bahan yang mengisolasi. Jejak dan lapisan papan membentuk impedance kawalan. PCB sering menerima struktur berbilang lapisan, dan impedance kawalan juga boleh dibina dalam berbagai cara. Walau bagaimanapun, apa cara yang digunakan, nilai impedance akan ditentukan oleh struktur fizikalnya dan ciri-ciri elektrik bahan pengisihan:

Lebar dan tebal jejak isyarat

Tinggi inti atau bahan-bahan berisi pada kedua-dua sisi jejak

Konfigurasi jejak dan lapisan

Permanen insulasi dari inti dan bahan-bahan yang diisi

Ada dua bentuk utama garis penghantaran PCB: Microstrip dan Stripline.

kawal Microstrip impedance PCB:

Garis microstrip adalah wayar bentuk pita, yang merujuk kepada garis transmisi dengan pesawat rujukan pada satu sisi sahaja. Atas dan sisi terdedah kepada udara (lapisan penutup juga boleh dilaksanakan), dan ia ditempatkan pada permukaan papan sirkuit Er konstan izolasi. Kekuatan atau pesawat tanah adalah rujukan. Seperti yang dipaparkan di bawah:

Perhatian: Dalam penghasilan PCB sebenar, kilang IPCB biasanya menutupi permukaan PCB dengan lapisan minyak hijau. Oleh itu, dalam pengiraan impedance sebenar, garis microstrip permukaan biasanya dihitung menggunakan model yang dipaparkan dalam figur di bawah:

kawal Stripline penghalang PCB:

Garis garis garis adalah wayar garis yang ditempatkan antara dua pesawat rujukan. Seperti yang dipaparkan dalam gambar di bawah, konstan dielektrik dielektrik yang diwakili oleh H1 dan H2 boleh berbeza.

Dua contoh di atas hanya demonstrasi biasa garis microstrip dan garis strip. Terdapat banyak jenis garis microstrip spesifik dan garis strip, seperti garis microstrip meliputi, yang berkaitan dengan struktur laminat PCB spesifik.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung pengendalian karakteristik memerlukan penghitungan matematik kompleks, biasanya menggunakan kaedah penyelesaian medan, termasuk analisis unsur sempadan, jadi menggunakan perisian penghitungan pengendalian istimewa SI9000, semua yang kita perlu lakukan adalah untuk mengawal parameter pengendalian karakteristik:

Pemegang dielektik Er lapisan pengisihan, lebar jejak W1, W2 (trapezoid), tebal jejak T dan tebal lapisan pengisihan H.

Konsep Prepreg/Core lapisan pengisihan:

PP (prepreg) adalah jenis bahan dielektrik, terdiri dari serat kaca dan resin epoksi. Core sebenarnya adalah media jenis PP, tetapi ia ditutup dengan foil tembaga di kedua-dua sisi, sementara PP tidak. Apabila membuat papan berbilang lapisan, biasanya CORE dan PP digunakan bersama, dan CORE dan CORE terikat dengan PP.

Jaga-jaga dalam rancangan laminat PCB:

(1) Masalah halaman perang

Rancangan laminat PCB sepatutnya simetrik, iaitu, tebal dielektrik setiap lapisan dan tebal tembaga setiap lapisan adalah simetrik. Ambil papan enam lapisan, tebal dielektrik TOP-GND dan BOTTOM-POWER sama dengan tebal tembaga, dan GND-L2 sama dengan tebal BOTTOM-POWER. Lebar dielektrik L3-POWER sama dengan tebal tembaga. Ini tidak akan terganggu semasa laminasi.

(2) Lapisan isyarat patut dipasang dengan ketat dengan lapisan rujukan sebelah (iaitu, tebal dielektrik antara lapisan isyarat dan lapisan tembaga sebelah patut kecil); tembaga kuasa dan tembaga tanah sepatutnya dipasang dengan ketat.

(3) Dalam kes kelajuan yang sangat tinggi, lapisan tanah tambahan boleh ditambah untuk mengisolasi lapisan isyarat, tetapi ia disarankan untuk tidak mengisolasi lapisan kuasa berbilang, yang mungkin menyebabkan gangguan bunyi yang tidak perlu.

(4) Pendarahan lapisan reka laminasi biasa dipaparkan dalam jadual berikut:

(5) Prinsip umum pengaturan lapisan:

Bawah permukaan komponen (lapisan kedua) adalah lapisan tanah, yang menyediakan lapisan perisai peranti dan lapisan rujukan untuk kabel lapisan atas;

Semua lapisan isyarat hampir mungkin ke pesawat tanah;

Cuba untuk mengelakkan dua lapisan isyarat secara langsung bersebelahan;

Sumber kuasa utama adalah sebanyak mungkin kepada ia sesuai dengan;

Pertimbangkan simetri struktur laminasi.

Untuk bentangan lapisan papan induk, sukar bagi papan induk yang ada untuk mengawal kawalan jarak jauh selari. Untuk frekuensi operasi aras papan di atas 50MHZ

(Tunjukkan keadaan di bawah 50MHZ, dan bertenang dengan sesuai), prinsip pengaturan direkomendasikan:

permukaan komponen dan permukaan penywelding adalah pesawat tanah lengkap (perisai);

Tiada lapisan kabel selari bersebelahan;

Semua lapisan isyarat hampir mungkin ke pesawat tanah;

isyarat kunci adalah bersebelahan dengan tanah dan tidak menyeberangi sekatan.

kilang IPCB boleh menyediakan pelanggan dengan 2-70 lapisan mengawal desain simulasi impedance PCB.