Efterhånden som PCB-signalomskiftningshastighederne fortsætter med at stige, er nutidens PCB-planlæggere nødt til at forstå og manipulere impedansen for PCB-spor. I overensstemmelse med de kortere signaltransmissionstider og højere urhastighed for moderne digitale kredsløb er PCB-spor ikke længere enkle forbindelser, men transmissionslinjer.
I praksis er det ønskeligt at manipulere sporimpedansen, når den digitale kanthastighed er over 1 ns, eller når den simulerede frekvens overstiger 300 MHz. En af nøgleparametrene for en PCB-spor er dens karakteristiske impedans (dvs. forholdet mellem spænding og strøm, når bølgen bevæger sig langs signaltransmissionslinjen). Den karakteristiske impedans for lederen på det trykte kredsløbskort er en vigtig indikator for kortlayout. Især i PCB-planlægningen af højfrekvente kredsløb er det nødvendigt at overveje, om den karakteristiske impedans af lederen og den karakteristiske impedans, der kræves af udstyret eller signalet, er fælles og matcher. . Dette involverer to koncepter: impedansstyring og impedans matching. Denne artikel peger på spørgsmålene om impedansstyring og stakeplanlægning.
Impedanskontrol
Impedanskontrol (eImpedance Controling), der er forskellige signaler, der transmitteres i lederne på kredsløbskortet. Det er nødvendigt at forbedre frekvensen for at forbedre transmissionshastigheden. Hvis selve linjen er ætset, lamineret tykkelse, trådbredde og andre forskellige elementer, er impedansen værd at ændre, og signalet forvrides. Derfor skal lederen på højhastighedskredsløbet, dens impedansværdi kontrolleres inden for et bestemt område, kaldet "impedansstyring."
Impedansen af PCB-sporingen vil blive bekræftet af dens induktive og kapacitive induktans, modstand og ledningsevne. De vigtigste faktorer, der påvirker PCB-sporets impedans, er: bredden af kobbertråden, tykkelsen på kobbertråden, dielektrikens dielektriske konstant, dielektrikens tykkelse, pudeens tykkelse, vejen til jorden ledning, og sporene omkring sporet. PCB-impedansen varierer fra 25 til 120 ohm.
I praksis består PCB-transmissionsledninger typisk af et trådspor, et eller flere referencelag og isolerende materialer. Spor og plader danner styreimpedansen. PCB vil ofte være flerlags, og styreimpedansen kan bygges på forskellige måder. Uanset den anvendte metode bestemmes impedansværdien imidlertid af dens fysiske struktur og de elektriske egenskaber af det isolerende materiale:
Signal sporvidde og tykkelse
Højde på kerne eller forudfyldt materiale på hver side af sporet
Spor og kortkonfiguration
Isoleringskonstant for kernen og forudfyldt materiale
Der er to hovedformer af PCB-transmissionslinjer: Microstrip og Stripline.
microstrip:
Mikrostriplinien er en strimmelleder, der henviser til en transmissionslinie med et referenceplan på den ene side, og toppen og siderne udsættes for luften (også belagt med et belægningslag), som er placeret på overfladen af isoleringen konstant Er kredsløbskort til Kraft- eller jordplanet henvises til. Som vist nedenfor:
Bemærk: I praksis med PCB-fremstilling anvender pladefabrikken generelt et lag af grøn olie på overfladen af PCB-pladen. I den praktiske impedansberegning beregnes derfor overflademikrostriplinien generelt ved hjælp af modellen vist i følgende figur:
Stripline:
Stribelinjen er en strimmelleder placeret mellem to referenceplaner, som vist i den følgende figur, de dielektriske konstanter for dielektrikerne repræsenteret ved H1 og H2 kan være forskellige.
Ovenstående to eksempler er kun et typisk eksempel på mikrostriplinier og striplinier. Der er mange slags mikrostriplinier og striplinier, såsom laminerede mikrostriplinjer, som er relateret til den laminerede struktur på en specifik PCB.
Den matematiske beregning til beregning af ækvivalenten af den karakteristiske impedans er normalt baseret på feltopløsningsmetoden, der inkluderer analyse af spalteelementet. Derfor skal vi bruge den specielle impedansregnskabssoftware SI9000 til at manipulere de karakteristiske impedansparametre:
Den dielektriske konstant Er i det isolerende lag, sporbredderne W1, W2 (trapezformet), sporstykkelsen T og tykkelsen H af det isolerende lag.
Beskrivelse af W1, W2:
Det er nødvendigt at beregne værdien i den røde boks. Andre betingelser analogi.
Følgende bruger SI9000-regnskab til at imødekomme kravene til impedanskontrol:
Beregn først den endelige impedanskontrol af DDR-datalinjen:
TOP-lag: Kobbertykkelsen er 0,5 OZ, sporbredden er 5 MIL, afstanden fra referenceplanet er 3,8 MIL, og den dielektriske konstant er 4,2. Vælg modellen, udskift parametrene, og vælg den tabsfri beregning, som vist:
Overtrækning angiver belægningen. Hvis der ikke er nogen belægning, skal tykkelsen udfyldes med 0, og den dielektriske konstant udfyldes med 1 (luft).
Substratet indikerer, at substratlaget, det vil sige det dielektriske lag, generelt er valgt blandt FR-4, og tykkelsen beregnes af impedansberegningssoftware, og den dielektriske konstant er 4,2 (når frekvensen er mindre end 1 GHz).
Klik på vægten (oz) for at indstille kobberens kobbertykkelse. Kobberets tykkelse bestemmer sporets tykkelse.
9. Begrebet Prepreg / Core til isolering:
PP (prepreg) er et slags dielektrisk materiale, der består af glasfiber og epoxyharpiks. Core er også et medium af PP-type, men hans to sider er dækket med kobberfolie, men PP er det ikke. Når man fremstiller flerlagsplade, er CORE og C generelt PP-samarbejde, CORE og CORE er bundet med PP.
10. Forholdsregler i PCB-stablingsplanlægning:
(1), problem med warpage
Lamineringsplanlægningen af PCB bør være symmetrisk, det vil sige den dielektriske lagtykkelse og kobberbelægningstykkelsen af hvert lag er symmetrisk. Når seks-lagspladen bruges, er den dielektriske tykkelse og kobbertykkelse af TOP-GND og BOTTOM-POWER fælles, GND-L2 Common med tykkelsen og kobbertykkelsen af L3-POWER. Dette medfører ikke krumning på lamineringstidspunktet.
(2) Signallaget skal være tæt koblet til det nærliggende referenceplan (dvs. tykkelsen af mediet mellem signallaget og det nærliggende kobberlag skal være lille); strømforsyningen kobber og malet kobber skal være tæt koblet.
(3) I en situation med meget høj hastighed er det muligt at deltage i overskydende formation for at blokere signallaget, men det anbefales ikke at blokere flere effektlag, hvilket kan danne unødvendig støjforstyrrelse.
(4) Den typiske distribution af staklayoutlag vises i følgende tabel:
(5), de generelle retningslinjer for laglayout:
Undersiden af komponentoverfladen (det andet lag) er jordplanet, der forsyner udstyrets afskærmningslag og forsyner referenceplanet til ledningens toplag;
Alle signallag kan være tilstødende til jordplanet;
Forsøg at forhindre, at de to signallag ligger direkte ved siden af;
Hovedstrømkilden kan være tilstødende tilsvarende;
Overvej symmetrien i den laminerede struktur.
Hvad angår laglayoutet på bundkortet, er det eksisterende bundkort svært at kontrollere de parallelle ledninger i lang intervall, og kortets driftsfrekvens er over 50 MHz.
(For forhold under 50MHZ, se passende afslapning), de anbefalede layoutretningslinjer:
Komponentoverfladen og svejseoverfladen er komplette jordplaner (skjold);
Ingen tilstødende parallelle ledninger;
Alle signallag kan være tilstødende til jordplanet;
Nøglesignalet støder op til stratum, ikke på tværs af partitionen
