PCB科技 - PCB阻抗控制【pcba處理】

印刷電路板 阻抗控制 電路板裝配 processing €‘
As 印刷電路板 訊號切換速度繼續新增, 今天的 印刷電路板設計師需要瞭解和控制 印刷電路板 踪迹. 與現代數位電路中較短的訊號傳輸時間和較高的時鐘頻率相對應, 印刷電路板 軌跡不再是簡單的連接, 但是輸電線路.

在實際情況下, 當數位邊緣速度高於1ns或類比頻率超過300Mhz時，有必要控制軌跡阻抗. a的關鍵參數之一 印刷電路板 trace is its characteristic impedance (那就是, the ratio of voltage to current when the wave is transmitted along the signal transmission line). 印刷電路板上導線的特性阻抗是電路板設計的重要名額. 尤其是在 印刷電路板 高頻電路設計, 有必要考慮導線的特性阻抗是否與設備或訊號所需的特性阻抗一致, 以及他們是否匹配. 這涉及兩個概念：阻抗控制和阻抗匹配. 本文重點討論阻抗控制和分層設計問題.

阻抗控制

阻抗控制，電路板中的導體將傳輸各種訊號。 為了提高傳輸速率，必須新增頻率。 阻抗值改變，訊號失真。 囙此，高速電路板上導體的阻抗值應控制在一定範圍內，這稱為“阻抗控制”。

印刷電路板軌跡的阻抗將由其電感和電容電感、電阻和電導率决定。 影響印刷電路板線路阻抗的主要因素有：銅線的寬度、銅線的厚度、介質的介電常數、介質的厚度、焊盤的厚度、地線的路徑和導線周圍的佈線。 印刷電路板阻抗範圍為25至120歐姆。

在實際情況下，印刷電路板傳輸線通常由導線軌跡、一個或多個參攷層和絕緣材料組成。 軌跡和電路板層構成控制阻抗。 印刷電路板通常採用多層結構，控制阻抗也可以用各種管道構造。 然而，無論使用何種方法，阻抗值將由其物理結構和絕緣材料的電力特性决定：

訊號軌跡的寬度和厚度

跡線兩側的芯或預填充資料的高度

記錄道和層的配寘

鐵芯和預填充資料的絕緣常數

印刷電路板傳輸線有兩種主要形式：微帶和帶狀線。

微帶：

微帶線是一種帶狀導線，是指僅在一側具有基準面的傳輸線。 頂部和側面暴露在空氣中（也可以塗覆塗層），其位於絕緣電路板的表面上。 電源或地平面是一個參攷。 如下所示：

注：在實際印刷電路板製造中，電路板工廠通常在印刷電路板表面塗一層綠油。 囙此，在實際阻抗計算中，通常使用下圖所示的模型計算表面微帶線：

帶狀線：

帶狀線是放置在兩個參照平面之間的帶狀導線。 如下圖所示，由H1和H2表示的電介質的介電常數可以不同。

以上兩個例子只是微帶線和帶狀線的典型演示。 有許多類型的特定微帶線和帶狀線，例如塗層微帶線，它們與特定的印刷電路板層壓結構有關。

用於計算特性阻抗的方程需要複雜的數學計算，通常使用現場求解方法，包括邊界元分析，囙此使用專用阻抗計算軟件SI9000，我們需要做的只是控制特性阻抗的參數：

絕緣層的介電常數Er、跡線寬度W1、W2（梯形）、跡線厚度T和絕緣層厚度H。

W1和W2的說明：

計算值必須在紅色框內。 其餘的可以通過類比推斷。

以下使用SI9000計算是否滿足阻抗控制要求：

首先計算DDR數據線的單端阻抗控制：

頂層：銅厚度為0.5OZ，跡線寬度為5MIL，與基準面的距離為3.8MIL，介電常數為4.2。 選擇模型，替換參數，選擇無損計算，如圖所示：

塗層是指塗層。 如果沒有塗層，則在厚度中填充0，在介電（介電常數）中填充1（空氣）。

基板代表基板層，即介電層，通常為FR-4，厚度由阻抗計算軟件計算，介電常數為4.2（當頻率小於1GHz時）。

按一下“重量（oz）”項目，可以設定銅板鋪設的銅板厚度，銅板厚度决定軌跡的厚度。

9、預浸料/絕緣層芯的概念：

PP（預浸料）是一種介電材料，由玻璃纖維和環氧樹脂組成。 磁芯實際上是一種PP型介質，但它的兩面都覆蓋著銅箔，而PP並沒有。 在製造多層板時，通常將芯和PP結合使用，芯和芯與PP粘合。

10、印刷電路板層壓設計注意事項：

（1），翹曲問題

印刷電路板層壓板設計應對稱，即每層的介電厚度和每層的銅厚度對稱。 以六層板為例，頂部GND和底部電源的介電厚度與銅厚度相同，GND-L2與底部電源的介電厚度相同。 L3-POWER的介電厚度與銅厚度相同。 這在層壓過程中不會扭曲。

（2）訊號層應與相鄰基準面緊密耦合（即，訊號層和相鄰銅層之間的介電厚度應較小）； 電源銅和接地銅應緊密耦合。

（3）在非常高速的情况下，可以添加額外的接地層來隔離訊號層，但建議不要隔離多個功率層，這可能會導致不必要的雜訊干擾。

（4）典型層壓設計層的分佈如下表所示：

(5) General principles of layer arrangement:
這個 bottom of the component surface (the second layer) is the ground plane, which provides a device shielding layer and a reference plane for the top layer wiring;
All signal layers are as close as possible to the ground plane;
Try to avoid two signal layers directly adjacent;
The main power supply is as close as possible to it correspondingly;
Take into account the symmetry of the laminated structure.
對於 印刷電路板主機板, it is difficult for the existing 主機板 to control the parallel long-distance wiring. For the board-level operating frequency above 50MHZ
(Refer to the situation below 50MHZ, and relax appropriately), the principle of arrangement is recommended:
The component surface and welding surface are a complete ground plane (shield);
No adjacent parallel wiring layers;
All signal layers are as close as possible to the ground plane;
The key signal is adjacent to the ground and does not cross the partition.