Тъй като скоростите на превключване на сигналите на PCB продължават да се увеличават, днешните плановици на PCB трябва да разберат и манипулират импеданса на PCB следи. Съответно на по-краткото време за предаване на сигнала и по-високите тактови честоти на съвременните цифрови схеми, PCB следите вече не са прости връзки, а предавателни линии.
На практика е желателно да се манипулира импеданса на следите, когато цифровата скорост на ръба е над 1 ns или когато симулираната честота надвишава 300 Mhz. Един от ключовите параметри на PCB следа е неговият характерен импеданс (т.е. съотношението напрежение към ток, докато вълната се движи по линията на предаване на сигнала). Характерният импеданс на проводника върху печатаната платка е важен индикатор за оформлението на платката. Особено при PCB планирането на високочестотни вериги е необходимо да се обмисли дали характерният импеданс на проводника и характерният импеданс, изискван от оборудването или сигнала, са общи и съвпадат. , Това включва две концепции: импедансно управление и съпротивление. Тази статия посочва проблемите на управлението на импеданса и планирането на стекове.
Контрол на импеданса
Контрол на импеданса (eImpedance Control), има различни сигнали, предавани в проводниците в платката. Необходимо е да се подобри честотата, за да се подобри скоростта на предаване. Ако самата линия е гравирана, ламинирана дебелина, ширина на проводника и други различни елементи, импедансът си струва да се промени и сигналът е изкривен. Следователно проводникът на високоскоростната платка, нейната стойност на импеданса трябва да се контролира в определен диапазон, наречен "контрол на съпротивлението".
Импедансът на PCB следата ще бъде потвърден от неговата индуктивна и капацитивна индуктивност, съпротивление и проводимост. Основните фактори, влияещи върху импеданса на следата на ПХБ са: ширината на медната тел, дебелината на медната жица, диелектричната константа на диелектрика, дебелината на диелектрика, дебелината на подложката, начина на заземяване тел и следите около следата. Импедансът на печатни платки варира от 25 до 120 ома.
На практика PCB предавателните линии обикновено се състоят от проводник, един или повече еталонни слоеве и изолационни материали. Следите и плочите формират импеданса на волана. Печатните платки често са многопластови и импедансът на кормилното управление може да бъде изграден по различни начини. Независимо от използвания метод, стойността на импеданса ще се определя от неговата физическа структура и електрическите свойства на изолационния материал:
Ширина и дебелина на следите на сигнала
Височина на сърцевината или предварително напълнения материал от двете страни на следата
Конфигурация на проследяване и дъска
Константа на изолация на сърцевината и предварително напълнения материал
Има две основни форми на PCB предавателни линии: Microstrip и Stripline.
Microstrip:
Микрополосната линия е лентов проводник, който се отнася до преносна линия с референтна равнина от едната страна, а горната и страничната част са изложени на въздуха (също покрит със слой покритие), който се поставя върху повърхността на изолацията константна платка Er към токът за захранване или заземяване. Както е показано по-долу:
Забележка: В практиката на производството на печатни платки фабриката на дъските обикновено прилага слой зелено масло върху повърхността на платката. Следователно, при изчисляването на практическия импеданс, повърхностната микрополоска линия обикновено се изчислява по модела, показан на следната фигура:
лентова система:
Линията на лентата е лентов проводник, разположен между две референтни равнини, както е показано на следващата фигура, диелектричните константи на диелектриците, представени от Н1 и Н2, могат да бъдат различни.
Горните два примера са само типичен пример за микрополоскови линии и линии на ленти. Има много видове микрополоскостни линии и лентови линии, като ламинирани микрополоскови линии, които са свързани с ламинираната структура на конкретна печатна платка.
Математическото изчисление за изчисляване на еквивалента на характеристичния импеданс обикновено се основава на метода на полевото решение, който включва анализ на елемента на пролуката. Ето защо, използвайки специалния софтуер за отчитане на импеданса SI9000, това, което трябва да направим, е да манипулираме характерните параметри на импеданса:
Диелектричната константа Er на изолационния слой, ширината на следите W1, W2 (трапецовидна), дебелината на следите Т и дебелината Н на изолационния слой.
Описание на W1, W2:
Необходимо е да се изчисли стойността в червеното поле. Други условия аналогия.
Следното използва счетоводството SI9000, за да отговори на изискванията за контрол на съпротивлението:
Първо изчислете контрола на импеданса на един край на DDR линията:
ТОП слой: Дебелината на медта е 0.5OZ, ширината на следите е 5 MIL, разстоянието от еталонната равнина е 3,8 MIL, а диелектричната константа е 4,2. Изберете модела, заменете параметрите и изберете изчислението без загуби, както е показано:
Покритието показва покритието. Ако няма покритие, попълнете дебелината с 0, а диелектричната константа се напълва с 1 (въздух).
Подложката показва, че субстратният слой, тоест диелектричният слой, обикновено се избира от FR-4, а дебелината се изчислява чрез софтуер за изчисляване на импеданса, а диелектричната константа е 4.2 (когато честотата е по-малка от 1 GHz).
Щракнете върху елемента Тегло (унция), за да настроите дебелината на медта. Дебелината на медта определя дебелината на следата.
9. Концепцията на Prepreg / Core за изолация:
PP (препрег) е вид диелектричен материал, съставен от стъклени влакна и епоксидна смола. Ядрото също е среда от тип PP, но двете му страни са покрити с медно фолио, но PP не е. Когато правите многослойна дъска, CORE и C са обикновено PP сътрудничество, CORE и CORE са свързани с PP.
10. Предпазни мерки при планирането на подреждане на печатни платки:
(1), проблем с warpage
Планирането на ламиниране на печатни платки трябва да е симетрично, тоест дебелината на диелектричния слой и дебелината на медното покритие на всеки слой са симетрични. Когато се използва шестослойната дъска, диелектричната дебелина и дебелината на медта на TOP-GND и BOTTOM-POWER са често срещани, GND-L2 Обща с дебелината и дебелината на медта L3-POWER. Това не причинява изкривяване в момента на ламиниране.
(2) Сигналният слой трябва да бъде плътно свързан с близката базова равнина (т.е. дебелината на средата между сигналния слой и близкия меден слой трябва да е малка); захранващата мед и смляната мед трябва да бъдат плътно свързани.
(3) В ситуация с много висока скорост е възможно да се участва в образуването на излишък, за да се блокира сигналния слой, но не се препоръчва да се блокират множество силови слоеве, което може да образува ненужни смущения на шума.
(4) Типичното разпределение на слоевете за подреждане на стека е показано в следната таблица:
(5), общите указания за оформлението на слоевете:
Долната страна на повърхността на компонента (вторият слой) е основната равнина, захранваща екраниращия слой на оборудването и доставяща еталонната равнина за окабеляване на горния слой;
Всички сигнални слоеве могат да са в съседство с земната равнина;
Опитайте се да предотвратите директно съседство на двата сигнални слоя;
Основният източник на енергия може да бъде съответно съседен към него;
Помислете за симетрията на ламинираната структура.
Що се отнася до разположението на слоя на дънната платка, съществуващата дънна платка е трудно да контролира паралелното свързване на дълги интервали, а работната честота на платката е над 50 MHz.
(За условия под 50 MHZ, направете справка с подходящия релакс), препоръчаните указания за оформление:
Повърхността на компонента и заваръчната повърхност са завършени земни равнини (щит);
Без съседни паралелни слоеве за окабеляване;
Всички сигнални слоеве могат да са в съседство с земната равнина;
Ключният сигнал е в съседство със слоя, а не през преградата
