Teknik PCB - Memahami makna khusus nilai Dk bagi bahan papan sirkuit boleh mengurangi perubahan desain

Memahami makna khusus nilai Dk bagi bahan papan sirkuit boleh mengurangi perubahan desain

Dalam tahap pembangunan sirkuit PCB, ia biasanya melalui iterasi rancangan sirkuit berbilang, termasuk ujian sirkuit, rancangan semula dan pemprosesan semula. Perubahan berbilang ini boleh membawa kepada peningkatan kos. Ia tidak tidak biasa bagi projek untuk mengalami 4 hingga 8 perubahan dari pembangunan ke peluncuran pasar. Kaedah yang digunakan secara umum adalah menggunakan perisian simulasi sirkuit untuk simulasi yang tepat, yang boleh mengurangkan jumlah perubahan dan kosong berkaitan.

Terdapat banyak alat perisian simulasi yang sangat baik yang membenarkan pereka sirkuit untuk meramalkan prestasi elektrik sirkuit. Semua simulasi sirkuit yang sama berdasarkan model sirkuit, yang berkaitan dengan kekurangan dan kerugian penyisihan sirkuit. Banyak prestasi dan atribut sirkuit boleh dicapai melalui simulasi sirkuit, tetapi prestasi sirkuit sebenar dan hasil simulasi model simulasi sering mempunyai perbezaan tertentu. Beberapa perbezaan kecil; yang lain sangat penting.

Sebelum memasukkan data ke dalam perisian simulasi, perancang perlu memahami makna khusus dan perincian data penuh. Kerana prestasi unik dijangka sirkuit, semua model simulasi berbeza, jadi data input mungkin tidak sesuai dengan model. Kekurangan keputusan simulasi mungkin disebabkan oleh data yang dimasukkan oleh pengguna bila menentukan model. Kadang-kadang, ia mungkin kelalaian pengguna, atau maklumat yang pengguna percaya adalah tepat sebenarnya tidak tepat. Salah satu ketidaktepatan potensi adalah nilai konstan dielektrik (Dk) bahan PCB yang digunakan dalam sirkuit. Ia mungkin nilai Dk sendiri adalah tepat, tetapi pengguna mungkin salah faham cara nilai Dk diperoleh dan apa ia mewakili dan menyebabkan penggunaan yang salah.

Dk mana-mana bahan dielektrik berkaitan dengan frekuensi. Dengan kata lain, apabila menguji bahan yang sama dan menggunakan kaedah ujian yang sama, nilai Dk akan sedikit berbeza apabila diuji pada frekuensi berbeza. Biasanya dalam julat frekuensi beberapa MHz hingga 5GHz~10GHz, Dk berbeza sedikit dengan frekuensi. Untuk kebanyakan bahan sirkuit kerugian rendah, lengkung frekuensi Dk mempunyai perubahan cerun negatif sedikit dari 10 GHz ke 250 GHz. Mengingat julat frekuensi ini, dan menurut polarizasi bahan sirkuit, semasa frekuensi meningkat, Dk biasanya jatuh di bawah 2%. Untuk pemodelan sirkuit yang lebih tepat, data Dk bahan yang dijana pada frekuensi yang sama dengan sirkuit patut digunakan.

Masalah lain ialah anisotropi, yang biasanya lebih mudah diabaikan untuk nilai Dk yang digunakan dalam simulasi sirkuit. Kebanyakan bahan sirkuit adalah anisotropik, yang bermakna Dk mempunyai nilai yang berbeza pada tiga paksi bahan. Ia adalah sangat umum bahawa paksi Z (arah tebal) Dk bahan sirkuit berbeza dari pesawat x-y Dk bahan. Nilai Dk bagi paksi X dan Y biasanya sama, tetapi nilai Dk bagi paksi X, Y dan Z biasanya sangat berbeza. Selain itu, terdapat banyak kaedah ujian Dk untuk ujian bahan. Beberapa kaedah ujian hanya menilai ciri-ciri bahan pada paksi Z, dan beberapa kaedah menilai ciri-ciri pesawat X-Y.

Jika maklumat Dk yang digunakan oleh desainer dalam model mereka berada dalam pesawat X-Y (daripada paksi Z), ia mungkin tidak sesuai untuk model spesifik mereka. Ia sangat berguna untuk mengetahui kaedah ujian mana yang digunakan untuk menentukan Dk dan frekuensi ujian untuk mendapatkan nilai Dk.

Untuk kebanyakan bahan papan sirkuit frekuensi tinggi, nilai Dk biasanya sekitar 4 atau lebih rendah, dan anisotropi biasanya tidak begitu signifikan. Dalam kebanyakan kes, perbezaan antara nilai Dk paksi Z dan pesawat X-Y tidak lebih dari 3%. Bagaimanapun, untuk kain kaca tidak diisi bahan sirkuit berkuasa, perbezaan Dk mungkin jauh lebih tinggi.

Untuk bahan-bahan dengan nilai Dk yang lebih tinggi (seperti bahan-bahan dengan nilai Dk yang lebih besar daripada atau sama dengan 6), nilai Dk bagi pesawat X-Y adalah agak berbeza dari nilai Dk bagi paksi Z. Untuk bahan-bahan ini, disebabkan anisotropi, perbezaan dalam Dk bahan biasanya antara 5% dan 15% (nilai sebenar bergantung pada bahan-bahan khusus). Dengan beberapa pengecualian, beberapa bahan Dk tinggi mempunyai sedikit anisotropi. Dalam mana-mana kes, perancang patut mempertimbangkan anisotropi apabila menggunakan bahan dengan nilai Dk yang lebih tinggi.

Akhirnya, desainer patut guna nilai Dk yang diperoleh dengan kaedah ujian yang paling mirip dengan struktur desain sirkuit, dan frekuensi adalah sama. Kerana bilangan kaedah ujian terbatas dan julat lebar aplikasi sirkuit, mungkin sukar bagi desainer untuk mencari persamaan yang baik antara kaedah ujian dan model. Dalam mana-mana kes, perancang patut faham dan cuba menggunakan universal