À medida que as velocidades de comutação de sinal de PCB continuam a aumentar, os planejadores de PCB atuais precisam entender e manipular a impedância dos traços de PCB. Correspondendo aos tempos de transmissão de sinal mais curtos e às altas taxas de clock dos circuitos digitais modernos, os traços de PCB não são mais conexões simples, mas linhas de transmissão.
Na prática, é desejável manipular a impedância de rastreamento quando a velocidade da borda digital estiver acima de 1 ns ou quando a frequência simulada exceder 300 Mhz. Um dos principais parâmetros de um traçado de PCB é sua impedância característica (ou seja, a razão de tensão / corrente à medida que a onda viaja ao longo da linha de transmissão de sinal). A impedância característica do condutor na placa de circuito impresso é um importante indicador do layout da placa. Especialmente no planejamento de PCB de circuitos de alta frequência, é necessário considerar se a impedância característica do condutor e a impedância característica exigida pelo equipamento ou sinal são comuns e coincidem. . Isso envolve dois conceitos: direção por impedância e correspondência de impedâncias. Este artigo aponta para os problemas de direção por impedância e planejamento de pilha.
Controle de impedância
Controle de impedância (Controle de impedância), existem vários sinais transmitidos nos condutores na placa de circuito. É necessário melhorar a frequência para melhorar a taxa de transmissão. Se a linha em si for gravada, espessura laminada, largura do fio e outros elementos diferentes, vale a pena mudar a impedância e o sinal ficar distorcido. Portanto, o condutor na placa de circuito de alta velocidade, seu valor de impedância deve ser controlado dentro de um determinado intervalo, chamado "controle de impedância".
A impedância do traço PCB será confirmada por sua indutância indutiva e capacitiva, resistência e condutância. Os principais fatores que afetam a impedância do traço da placa de circuito impresso são: a largura do fio de cobre, a espessura do fio de cobre, a constante dielétrica do dielétrico, a espessura do dielétrico, a espessura do eletrodo, a espessura do eletrodo, o caminho do solo fio e os traços ao redor do traço. A impedância da PCB varia de 25 a 120 ohms.
Na prática, as linhas de transmissão de PCB normalmente consistem em um traço de fio, uma ou mais camadas de referência e materiais isolantes. Traços e lajes formam a impedância de direção. Os PCBs costumam ter várias camadas e a impedância de direção pode ser construída de várias maneiras. No entanto, independentemente do método utilizado, o valor da impedância será determinado por sua estrutura física e pelas propriedades elétricas do material isolante:
Largura e espessura do traço do sinal
Altura do núcleo ou do material pré-carregado em ambos os lados do traço
Configuração de rastreamento e placa
Constante de isolamento do núcleo e do material pré-cheio
Existem duas formas principais de linhas de transmissão de PCB: Microstrip e Stripline.
Microstrip:
A linha de microstrip é um condutor de tira, que se refere a uma linha de transmissão com um plano de referência em um lado, e a parte superior e as laterais são expostas ao ar (também revestido com uma camada de revestimento), que é colocada na superfície do isolamento placa de circuito Er constante para O plano de potência ou terra é referido. Como mostrado abaixo:
Nota: Na prática da fabricação de placas de circuito impresso, a fábrica de placas geralmente aplica uma camada de óleo verde na superfície da placa de circuito impresso. Portanto, no cálculo prático da impedância, a linha de micro-tira de superfície é geralmente calculada usando o modelo mostrado na figura a seguir:
Stripline:
A linha de tira é um condutor de tira colocado entre dois planos de referência, conforme mostrado na figura a seguir, as constantes dielétricas dos dielétricos representados por H1 e H2 podem ser diferentes.
Os dois exemplos acima são apenas um exemplo típico de linhas de microfita e de tira. Existem muitos tipos de linhas de microfita e de tira, como linhas de microfita laminadas, que estão relacionadas à estrutura laminada de uma PCB específica.
O cálculo matemático para o cálculo do equivalente à impedância característica é geralmente baseado no método de solução de campo, que inclui a análise do elemento gap. Portanto, usando o software especial de contabilidade de impedância SI9000, o que precisamos fazer é manipular os parâmetros de impedância característica:
A constante dielétrica Er da camada isolante, as larguras vestigiais W1, W2 (trapezoidal), a espessura vestigial T e a espessura H da camada isolante.
Descrição de W1, W2:
É necessário calcular o valor na caixa vermelha. Analogia de outras condições.
A seguir, utiliza-se a contabilidade SI9000 para atender aos requisitos de controle de impedância:
Primeiro calcule o controle de impedância de extremidade única da linha de dados DDR:
Camada SUPERIOR: A espessura do cobre é de 0,5 OZ, a largura do traço é de 5 MIL, o espaçamento do plano de referência é de 3,8 MIL e a constante dielétrica é de 4,2. Escolha o modelo, substitua os parâmetros e selecione o cálculo sem perdas, conforme mostrado:
Revestimento indica o revestimento. Se não houver revestimento, preencha a espessura com 0 e a constante dielétrica é preenchida com 1 (ar).
O substrato indica que a camada de substrato, ou seja, a camada dielétrica, é geralmente selecionada de FR-4, e a espessura é calculada pelo software de cálculo de impedância, e a constante dielétrica é 4,2 (quando a frequência é inferior a 1 GHz).
Clique no item Peso (oz) para definir a espessura do cobre. A espessura do cobre determina a espessura do traço.
9. O conceito de Prepreg / Core para isolamento:
O PP (pré-impregnado) é um tipo de material dielétrico, composto de fibra de vidro e resina epóxi. O núcleo também é um meio do tipo PP, mas seus dois lados são cobertos com papel de cobre, mas o PP não é. Ao fabricar placas multicamadas, CORE e C são geralmente cooperação PP, CORE e CORE são vinculadas a PP.
10. Precauções no planejamento de empilhamento de PCB:
(1), problema de deformação
O planejamento da laminação do PCB deve ser simétrico, ou seja, a espessura da camada dielétrica e a espessura do revestimento de cobre de cada camada são simétricas. Quando a placa de seis camadas é usada, a espessura dielétrica e a espessura do cobre de TOP-GND e BOTTOM-POWER são comuns, GND-L2 Comum com a espessura e a espessura de cobre do L3-POWER. Isso não causa deformação no momento da laminação.
(2) A camada de sinal deve ser firmemente acoplada ao plano de referência próximo (ou seja, a espessura do meio entre a camada de sinal e a camada de cobre nas proximidades deve ser pequena); o cobre da fonte de alimentação e o cobre moído devem estar bem acoplados.
(3) Em uma situação de velocidade muito alta, é possível participar da formação em excesso para bloquear a camada de sinal, mas não é recomendado bloquear várias camadas de energia, o que pode formar interferências desnecessárias no ruído.
(4) A distribuição típica da camada de layout da pilha é mostrada na tabela a seguir:
(5), as diretrizes gerais para o layout das camadas:
A parte inferior da superfície do componente (a segunda camada) é o plano de aterramento, fornecendo a camada de blindagem do equipamento e fornecendo o plano de referência para a fiação da camada superior;
Todas as camadas de sinal podem ser adjacentes ao plano de terra;
Tente impedir as duas camadas de sinal diretamente adjacentes;
A fonte de energia principal pode estar adjacente a ela correspondentemente;
Considere a simetria da estrutura laminada.
Em relação ao layout da camada da placa mãe, a placa mãe existente é difícil de controlar a fiação paralela de longo intervalo, e a frequência de operação da placa é superior a 50 MHz.
(Para condições abaixo de 50MHZ, consulte o relaxamento apropriado), as diretrizes de layout recomendadas:
A superfície do componente e a superfície da soldagem são planos de aterramento completos (blindagem);
Nenhuma camada de fiação paralela adjacente;
Todas as camadas de sinal podem ser adjacentes ao plano de terra;
O sinal da chave é adjacente ao estrato, não através da partição
