Контроль імпедансу друкованої плати

якPCB швидкість перемикання сигналів продовжує зростати, сучасним розробникам друкованих плат необхідно розуміти та контролювати імпеданс трас друкованих плат. Завдяки меншому часу сигналізації та вищій тактовій частоті сучасних цифрових схем траси друкованих плат більше не є простими з’єднаннями, а скоріше лініями передачі.

На практиці необхідно контролювати імпеданс траси на цифрових граничних швидкостях, вищих за 1 нс, або на аналогових частотах, вищих за 300 МГц. Одним із ключових параметрів друкованих плат є їхній характеристичний опір (тобто відношення напруги до струму хвилі під час її проходження по лінії передачі сигналу). Характеристичний опір провідника друкованої плати є важливим показником конструкції друкованої плати, особливо вДизайн друкованої плативисокочастотних ланцюгів, слід враховувати, що характеристичний опір провідника та пристрою або сигналу, необхідний за характеристичним опором, однакові, незалежно від того, збігаються чи ні. Це включає в себе дві концепції: контроль імпедансу та узгодження імпедансу, ця стаття зосереджена на контролі імпедансу та питаннях проектування стеку.

Контроль імпедансу, провідник на друкованій платі матиме різноманітну передачу сигналу, щоб покращити швидкість передачі та повинен покращити свою частоту, сама лінія, якщо через травлення, товщина ламінованого шару, ширина провідника та інші різні фактори призведуть до імпедансу, який варто змінити, так що його сигнал спотвориться. Таким чином, провідник у високошвидкісній друкованій платі, його значення імпедансу слід контролювати в межах певного діапазону, який називається "контроль імпедансу".

Імпеданс траси друкованої плати визначатиметься її індуктивною та ємнісною індуктивністю, опором і провідністю. Факторами, що впливають на імпеданс доріжок друкованої плати, є: ширина мідного дроту, товщина мідного дроту, діелектрична проникність діелектрика, товщина діелектрика, товщина контактних майданчиків, шлях проводу заземлення, доріжки навколо доріжки тощо. Імпеданс друкованої плати коливається від 25 до 120 Ом.

На практиці необхідно контролювати імпеданс траси на цифрових граничних швидкостях, вищих за 1 нс, або на аналогових частотах, вищих за 300 МГц. Одним із ключових параметрів друкованих плат є їхній характеристичний опір (тобто відношення напруги до струму хвилі під час її проходження по лінії передачі сигналу). Характеристичний опір провідника друкованої плати є важливим показником конструкції друкованої плати, особливо в конструкції друкованої плати високочастотних ланцюгів, необхідно враховувати, що характеристичний опір провідника та пристрою або сигналу, який вимагає характеристичний опір того самого, незалежно від того, збігаються чи ні. Це включає в себе дві концепції: контроль імпедансу та узгодження імпедансу, ця стаття зосереджена на контролі імпедансу та питаннях проектування стеку.

Контроль імпедансу, провідник на друкованій платі матиме різноманітну передачу сигналу, щоб покращити швидкість передачі та повинен покращити свою частоту, сама лінія, якщо через травлення, товщина ламінованого шару, ширина провідника та інші різні фактори призведуть до імпедансу, який варто змінити, так що його сигнал спотвориться. Таким чином, провідник у високошвидкісній друкованій платі, його значення імпедансу слід контролювати в межах певного діапазону, який називається "контроль імпедансу".

Імпеданс траси друкованої плати визначатиметься її індуктивною та ємнісною індуктивністю, опором і провідністю. Факторами, що впливають на імпеданс доріжок друкованої плати, є: ширина мідного дроту, товщина мідного дроту, діелектрична проникність діелектрика, товщина діелектрика, товщина контактних майданчиків, шлях проводу заземлення, доріжки навколо доріжки тощо. Імпеданс друкованої плати коливається від 25 до 120 Ом. На практиці лінія передачі друкованої плати зазвичай складається з проводу, одного або кількох опорних шарів та ізоляційного матеріалу. Траса та шари утворюють керуючий імпеданс. Плати часто будуть багатошаровими, і керуючий опір може бути побудований різними способами. Однак, який би метод не використовувався, значення імпедансу буде визначатися фізичною структурою та електронними властивостями ізоляційного матеріалу:

       Ширина і товщина сигнального сліду;

       Висота керна або попередньо заповненого матеріалу з обох боків траси;

       Конфігурація трас і шарів плати;

       Константи ізоляції сердечника та попередньо наповненого матеріалу.

       Існує дві основні форми ліній передачі друкованих плат: мікросмугова та смугова.

       мікросмужка:

       Мікросмужка — це стрічковий провід, що означає лінію передачі з базовою площиною лише з одного боку, з верхньою частиною та боками, які піддаються впливу повітря (або з покриттям), над поверхнею плати з постійною ізоляцією Er, прив’язаною до площини живлення або заземлення.

       Примітка: фактичноВиробництво друкованих платвиробник плати зазвичай покриває поверхню друкованої плати шаром зеленого масла, тому в фактичних розрахунках імпедансу модель, наведену нижче, зазвичай використовується для поверхневих мікросмужкових ліній:

       смугова лінія:

       Смужка — це смужка дроту, розміщена між двома опорними площинами, як показано на малюнку нижче, і діелектрична проникність діелектриків, представлених H1 і H2, може бути різною.

       Наведені вище два приклади є лише типовою демонстрацією мікросмужкових ліній і смужкових ліній, існує багато різних типів конкретних мікросмужкових ліній і смужкових ліній, таких як ламіновані мікросмужкові лінії тощо, усі з яких пов’язані зі структурою стекування конкретної друкованої плати.

       Рівняння, які використовуються для обчислення характеристичного імпедансу, вимагають складних математичних розрахунків, часто з використанням методів розв’язування в польових умовах, включаючи аналіз граничних елементів, тому, використовуючи спеціалізоване програмне забезпечення для розрахунку імпедансу SI9000, все, що нам потрібно зробити, це контролювати параметри характеристичного імпедансу:

       Діелектрична проникність шару ізоляції Er, ширина лінії W1, W2 (трапецієподібна), товщина лінії T і товщина шару ізоляції H.