PCB Empedans Kontrolü

GibiPCB'ler Sinyal anahtarlama hızları artmaya devam ettiğinden, günümüz PCB tasarımcılarının PCB izlerinin empedansını anlaması ve kontrol etmesi gerekiyor. Modern dijital devrelerin daha kısa sinyal süreleri ve daha yüksek saat hızları ile PCB izleri artık basit bağlantılar değil, iletim hatlarıdır.

Uygulamada, 1ns'den yüksek dijital marjinal hızlarda veya 300MHz'in üzerindeki analog frekanslarda iz empedansının kontrol edilmesi gereklidir. PCB izlerinin temel parametrelerinden biri karakteristik empedansıdır (yani, sinyal iletim hattı boyunca ilerleyen bir dalganın voltajının akımına oranı). Baskılı devre kartı iletkeninin karakteristik empedansı, özellikle devre kartı tasarımında önemli bir göstergedir.PCB'ler tasarımıYüksek frekanslı devrelerde, iletkenin ve cihazın karakteristik empedansının veya aynı karakteristik empedansın gerektirdiği sinyalin eşleşip eşleşmediği dikkate alınmalıdır. Bu iki kavramı içerir: empedans kontrolü ve empedans eşleştirme. Bu makale empedans kontrolü ve yığınlama tasarımı konularına odaklanmaktadır.

Empedans kontrolü, devre kartındaki iletken, iletim hızını artırmak ve frekansını iyileştirmek için çeşitli sinyal iletimine sahip olacaktır, aşındırma nedeniyle hattın kendisi, lamine tabakanın kalınlığı, iletkenin genişliği ve diğer farklı faktörler, sinyalin bozulmasına neden olacak şekilde empedansın değişmeye değer olmasına neden olacaktır. Bu nedenle yüksek hızlı devre kartındaki iletkenin empedans değerinin "empedans kontrolü" adı verilen belirli bir aralıkta kontrol edilmesi gerekir.

Bir PCB izinin empedansı onun endüktif ve kapasitif endüktansı, direnci ve iletkenliği ile belirlenecektir. PCB izlerinin empedansını etkileyen faktörler şunlardır: bakır telin genişliği, bakır telin kalınlığı, dielektrik dielektrik sabiti, dielektrik kalınlığı, pedlerin kalınlığı, topraklama kablosunun yolu, iz etrafındaki izler vb. PCB empedansı 25 ila 120 ohm arasında değişir.

Uygulamada, 1ns'den yüksek dijital marjinal hızlarda veya 300MHz'in üzerindeki analog frekanslarda iz empedansının kontrol edilmesi gereklidir. PCB izlerinin temel parametrelerinden biri karakteristik empedansıdır (yani, sinyal iletim hattı boyunca ilerleyen bir dalganın voltajının akımına oranı). Baskılı devre kartı iletkeninin karakteristik empedansı, devre kartı tasarımının önemli bir göstergesidir, özellikle yüksek frekanslı devrelerin PCB tasarımında, iletkenin ve cihazın veya karakteristik empedansın gerektirdiği sinyalin karakteristik empedansının dikkate alınması gerekir. eşleşsin ya da eşleşmesin, aynı şey. Bu iki kavramı içerir: empedans kontrolü ve empedans eşleştirme. Bu makale empedans kontrolü ve yığınlama tasarımı konularına odaklanmaktadır.

Empedans kontrolü, devre kartındaki iletken, iletim hızını artırmak ve frekansını iyileştirmek için çeşitli sinyal iletimine sahip olacaktır, aşındırma nedeniyle hattın kendisi, lamine tabakanın kalınlığı, iletkenin genişliği ve diğer farklı faktörler, sinyalin bozulmasına neden olacak şekilde empedansın değişmeye değer olmasına neden olacaktır. Bu nedenle yüksek hızlı devre kartındaki iletkenin empedans değerinin "empedans kontrolü" adı verilen belirli bir aralıkta kontrol edilmesi gerekir.

Bir PCB izinin empedansı onun endüktif ve kapasitif endüktansı, direnci ve iletkenliği ile belirlenecektir. PCB izlerinin empedansını etkileyen faktörler şunlardır: bakır telin genişliği, bakır telin kalınlığı, dielektrik dielektrik sabiti, dielektrik kalınlığı, pedlerin kalınlığı, topraklama kablosunun yolu, iz etrafındaki izler vb. PCB empedansı 25 ila 120 ohm arasında değişir. Uygulamada, bir PCB iletim hattı genellikle bir kablo hattından, bir veya daha fazla referans katmanından ve yalıtım malzemesinden oluşur. İz ve katmanlar kontrol empedansını oluşturur. PCB'ler genellikle çok katmanlı olacak ve kontrol empedansı çeşitli şekillerde oluşturulabilecektir. Ancak hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, empedansın değeri yalıtım malzemesinin fiziksel yapısına ve elektronik özelliklerine göre belirlenecektir:

       Sinyal izinin genişliği ve kalınlığı;

       İzin her iki tarafındaki göbeğin veya önceden doldurulmuş malzemenin yüksekliği;

       İzlerin ve tahta katmanlarının konfigürasyonu;

       Çekirdek ve önceden doldurulmuş malzemenin yalıtım sabitleri.

       PCB iletim hatlarının iki ana formu vardır: Mikroşerit ve Şerit Hattı.

       Mikroşerit:

       Mikroşerit bir şerit teldir, yani yalnızca bir tarafında referans düzlemi olan, üst ve yanları havaya maruz kalan (veya kaplanmış), yalıtım sabiti Er kartının yüzeyinin üzerinde, güç veya toprak düzlemine referans verilen bir iletim hattı anlamına gelir.

       Not: GerçektePCB'ler üretimiKart üreticisi genellikle PCB yüzeyini yeşil bir yağ tabakasıyla kaplar, bu nedenle gerçek empedans hesaplamalarında aşağıda gösterilen model genellikle yüzey mikroşerit hatları için kullanılır:

       Şerit çizgisi:

       Şerit çizgi, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi iki referans düzlemi arasına yerleştirilen bir tel şerittir ve H1 ve H2 ile temsil edilen dielektriklerin dielektrik sabitleri farklı olabilir.

       Yukarıdaki iki örnek sadece mikroşerit çizgilerin ve şerit çizgilerinin tipik bir gösterimidir; lamine mikroşerit çizgiler vb. gibi birçok farklı türde spesifik mikroşerit çizgi ve şerit çizgileri vardır ve bunların tümü spesifik PCB'nin istifleme yapısıyla ilgilidir.

       Karakteristik empedansı hesaplamak için kullanılan denklemler, genellikle sınır elemanı analizi de dahil olmak üzere saha çözme yöntemlerini kullanan karmaşık matematiksel hesaplamalar gerektirir; bu nedenle, özel empedans hesaplama yazılımı SI9000'i kullanarak tek yapmamız gereken, karakteristik empedansın parametrelerini kontrol etmektir:

       Yalıtım katmanı Er'in dielektrik sabiti, W1, W2 hizalamasının genişliği (trapez), T hizalamasının kalınlığı ve H yalıtım katmanının kalınlığı.