PCB-impedanssin ohjaus

KutenPCB signaalin kytkentänopeudet kasvavat edelleen, nykypäivän piirilevysuunnittelijoiden on ymmärrettävä ja ohjattava piirilevyjälkien impedanssia. Nykyaikaisten digitaalisten piirien lyhyempien signalointiaikojen ja korkeampien kellotaajuuksien ansiosta piirilevyjäljet ​​eivät ole enää yksinkertaisia ​​yhteyksiä, vaan pikemminkin siirtolinjoja.

Käytännössä jälkiimpedanssia on ohjattava yli 1ns:n digitaalisilla marginaalinopeuksilla tai yli 300 MHz:n analogisilla taajuuksilla. Yksi PCB-jälkien avainparametreista on niiden ominaisimpedanssi (eli signaalin siirtolinjaa pitkin kulkevan aallon jännitteen suhde virtaan). Painetun piirilevyn johtimen ominaisimpedanssi on tärkeä indikaattori piirilevyn suunnittelussa, erityisesti piirilevyssäPCB-suunnittelusuurtaajuuspiireistä, on otettava huomioon, että johtimen ja laitteen tai signaalin ominaisimpedanssi edellyttää saman ominaisimpedanssia, sopivatko ne yhteen vai eivät. Tämä sisältää kaksi käsitettä: impedanssin ohjaus ja impedanssin sovitus. Tässä artikkelissa keskitytään impedanssin ohjaukseen ja pinoamisen suunnitteluongelmiin.

Impedanssin säätö, piirilevyn johtimella on erilaisia ​​signaalinsiirtoja, jotta sen siirtonopeus paranee ja sen taajuutta on parannettava, itse linja, jos syövytyksen vuoksi, laminoidun kerroksen paksuus, johtimen leveys ja muut erilaiset tekijät, johtavat muutoksen arvoiseen impedanssiin niin, että sen signaali vääristyy. Siksi nopean piirilevyn johtimen impedanssiarvoa tulisi ohjata tietyllä alueella, jota kutsutaan "impedanssisäädöksi".

Piirilevyjäljen impedanssi määräytyy sen induktiivisen ja kapasitiivisen induktanssin, resistanssin ja johtavuuden perusteella. Piirilevyjälkien impedanssiin vaikuttavat tekijät ovat: kuparilangan leveys, kuparilangan paksuus, eristeen dielektrisyysvakio, eristeen paksuus, tyynyjen paksuus, maadoitusjohtimen reitti, jäljet ​​jäljen ympärillä jne. PCB-impedanssi vaihtelee välillä 25 - 120 ohmia.

Käytännössä jälkiimpedanssia on ohjattava yli 1ns:n digitaalisilla marginaalinopeuksilla tai yli 300 MHz:n analogisilla taajuuksilla. Yksi PCB-jälkien avainparametreista on niiden ominaisimpedanssi (eli signaalin siirtolinjaa pitkin kulkevan aallon jännitteen suhde virtaan). Painetun piirilevyn johtimen ominaisimpedanssi on tärkeä indikaattori piirilevyn suunnittelussa, erityisesti korkeataajuisten piirien piirilevysuunnittelussa, on otettava huomioon, että ominaisimpedanssin vaatima johtimen ja laitteen tai signaalin ominaisimpedanssi samat, sopivatko ne yhteen vai eivät. Tämä sisältää kaksi käsitettä: impedanssin ohjaus ja impedanssin sovitus. Tässä artikkelissa keskitytään impedanssin ohjaukseen ja pinoamisen suunnitteluongelmiin.

Impedanssin säätö, piirilevyn johtimella on erilaisia ​​signaalinsiirtoja, jotta sen siirtonopeus paranee ja sen taajuutta on parannettava, itse linja, jos syövytyksen vuoksi, laminoidun kerroksen paksuus, johtimen leveys ja muut erilaiset tekijät, johtavat muutoksen arvoiseen impedanssiin niin, että sen signaali vääristyy. Siksi nopean piirilevyn johtimen impedanssiarvoa tulisi ohjata tietyllä alueella, jota kutsutaan "impedanssisäädöksi".

Piirilevyjäljen impedanssi määräytyy sen induktiivisen ja kapasitiivisen induktanssin, resistanssin ja johtavuuden perusteella. Piirilevyjälkien impedanssiin vaikuttavat tekijät ovat: kuparilangan leveys, kuparilangan paksuus, eristeen dielektrisyysvakio, eristeen paksuus, tyynyjen paksuus, maadoitusjohtimen reitti, jäljet ​​jäljen ympärillä jne. PCB-impedanssi vaihtelee välillä 25 - 120 ohmia. Käytännössä piirilevyn siirtolinja koostuu yleensä lankajäljestä, yhdestä tai useammasta vertailukerroksesta ja eristemateriaalista. Jälki ja kerrokset muodostavat ohjausimpedanssin. Piirilevyt ovat usein monikerroksisia ja ohjausimpedanssi voidaan rakentaa monin eri tavoin. Kuitenkin mitä tahansa menetelmää käytetään, impedanssin arvon määrää sen fyysinen rakenne ja eristysmateriaalin elektroniset ominaisuudet:

       Signaalijäljen leveys ja paksuus;

       Ytimen tai esitäytetyn materiaalin korkeus jäljen kummallakin puolella;

       Jälkien ja levykerrosten kokoonpano;

       Ytimen ja esitäytetyn materiaalin eristysvakiot.

       PCB-siirtolinjoja on kaksi päämuotoa: Microstrip ja Stripline.

       Mikroliuska:

       Mikroliuska on nauhalanka, joka tarkoittaa siirtolinjaa, jonka vertailutaso on vain toisella puolella ja jonka yläosa ja sivut ovat ilmassa (tai päällystetty), eristysvakion Er-levyn pinnan yläpuolella, suhteessa teho- tai maatasoon.

       Huomautus: Itse asiassaPiirilevyjen valmistus, levyn valmistaja yleensä päällystää piirilevyn pinnan vihreällä öljykerroksella, joten todellisissa impedanssilaskelmissa alla olevaa mallia käytetään yleensä pintamikroliuskalinjoihin:

       Stripline:

       Liuskajohto on kahden vertailutason väliin sijoitettu lankanauha, kuten alla olevassa kuvassa näkyy, ja H1:n ja H2:n edustamien eristeiden dielektriset vakiot voivat olla erilaisia.

       Yllä olevat kaksi esimerkkiä ovat vain tyypillinen esittely mikroliuskalinjoista ja liuskalinjoista, on olemassa monia erilaisia ​​erityisiä mikroliuskalinjoja ja liuskalinjoja, kuten laminoituja mikroliuskalinjoja jne., jotka kaikki liittyvät tietyn piirilevyn pinoamisrakenteeseen.

       Ominaisimpedanssin laskemiseen käytetyt yhtälöt vaativat monimutkaisia ​​matemaattisia laskelmia, joissa käytetään usein kenttäratkaisumenetelmiä, mukaan lukien rajaelementtianalyysi, joten käyttämällä erikoisimpedanssin laskentaohjelmistoa SI9000 meidän tarvitsee vain ohjata ominaisimpedanssin parametreja:

       Eristyskerroksen Er dielektrisyysvakio, linjauksen leveys W1, W2 (suunnikkaan muotoinen), kohdistuksen paksuus T ja eristekerroksen paksuus H.