Vzhledem k tomu, že se rychlost přepínání signálu PCB neustále zvyšuje, dnešní plánovači PCB musí pochopit a manipulovat s impedancí stop PCB. V souladu s kratšími časy přenosu signálu a vyššími hodinovými rychlostmi moderních digitálních obvodů, stopy PCB již nejsou jednoduchá připojení, ale přenosové linky.
V praxi je žádoucí manipulovat se stopovou impedancí, když je rychlost digitálního okraje nad 1 ns nebo když simulovaná frekvence překračuje 300 Mhz. Jedním z klíčových parametrů stopy PCB je její charakteristická impedance (tj. Poměr napětí k proudu při vlně, která se pohybuje podél vedení přenosu signálu). Charakteristická impedance vodiče na desce plošných spojů je důležitým indikátorem uspořádání desky. Zejména při plánování vysokofrekvenčních obvodů na desce plošných spojů je nutné zvážit, zda jsou charakteristické impedance vodiče a charakteristické impedance požadované zařízením nebo signálem společné a shodné. . To zahrnuje dva koncepty: řízení impedance a přizpůsobení impedance. Tento článek ukazuje na problematiku impedančního řízení a plánování zásobníků.
Kontrola impedance
Impedance control (eImpedance Controling), existují různé signály přenášené ve vodičích v desce obvodů. Pro zlepšení přenosové rychlosti je nutné zlepšit frekvenci. Pokud je linka sama leptaná, tloušťka laminátu, šířka drátu a další různé prvky, impedance se vyplatí změnit a signál je zkreslený. Proto by měl být vodič na desce vysokorychlostních obvodů, jeho hodnota impedance, řízena v určitém rozsahu, zvaném „řízení impedance“.
Impedance stopy PCB bude potvrzena indukční a kapacitní indukčností, odporem a vodivostí. Hlavní faktory ovlivňující impedanci stopy PCB jsou: šířka měděného drátu, tloušťka měděného drátu, dielektrická konstanta dielektrika, tloušťka dielektrika, tloušťka podložky, způsob země drátu a stopy kolem stopy. Impedance PCB se pohybuje od 25 do 120 ohmů.
V praxi se přenosová vedení PCB typicky skládají z drátu drátu, jedné nebo více referenčních vrstev a izolačních materiálů. Stopy a desky tvoří impedanci řízení. PCB budou často vícevrstvé a impedance řízení může být budována různými způsoby. Avšak bez ohledu na použitou metodu bude hodnota impedance určena její fyzikální strukturou a elektrickými vlastnostmi izolačního materiálu:
Šířka a tloušťka stopy signálu
Výška jádra nebo předplněného materiálu na obou stranách stopy
Konfigurace trasování a desky
Izolační konstanta jádra a předplněného materiálu
Existují dvě hlavní formy přenosových linek PCB: Microstrip a Stripline.
Mikropásmo:
Linka mikropáskového vedení je pásový vodič, který odkazuje na přenosové vedení s referenční rovinou na jedné straně a horní a boční strany jsou vystaveny vzduchu (rovněž potaženému vrstvou povlaku), který je umístěn na povrchu izolace. konstantní deska plošných spojů Er, na kterou se odkazuje Výkonová nebo pozemní rovina. Jak je ukázáno níže:
Poznámka: V praxi výroby desek plošných spojů továrna na desky obvykle nanáší vrstvu zeleného oleje na povrch desky plošných spojů. Při praktickém výpočtu impedance se tedy povrchová mikropásková linie obecně počítá pomocí modelu znázorněného na následujícím obrázku:
Stripline:
Pruhová čára je pásový vodič umístěný mezi dvěma referenčními rovinami, jak je znázorněno na následujícím obrázku, dielektrické konstanty dielektrik reprezentované H1 a H2 se mohou lišit.
Výše uvedené dva příklady jsou pouze typickým příkladem mikropáskových a proužkových linií. Existuje mnoho druhů mikropáskových linií a pruhů, jako jsou laminované mikropáskové linie, které se vztahují k laminované struktuře specifické PCB.
Matematický výpočet pro výpočet ekvivalentu charakteristické impedance je obvykle založen na metodě řešení v terénu, která zahrnuje analýzu prvku mezery. Proto musíme pomocí speciálního softwaru pro výpočet impedance SI9000 manipulovat s charakteristickými parametry impedance:
Dielektrická konstanta Er izolační vrstvy, šířky stopy W1, W2 (lichoběžník), tloušťka stopy T a tloušťka H izolační vrstvy.
Popis W1, W2:
Je nutné vypočítat hodnotu v červeném poli. Analogie dalších podmínek.
Následující požadavky používají účetnictví SI9000 ke splnění požadavků na řízení impedance:
Nejprve vypočtěte jednostrannou impedanční kontrolu datového vedení DDR:
Horní vrstva: Tloušťka mědi je 0,5OZ, šířka stopy je 5 MIL, vzdálenost od referenční roviny je 3,8 MIL a dielektrická konstanta je 4,2. Vyberte model, nahraďte parametry a vyberte bezeztrátový výpočet, jak je znázorněno:
Povlak označuje povlak. Pokud není potah, vyplňte tloušťku hodnotou 0 a dielektrická konstanta je vyplněna 1 (vzduch).
Substrát indikuje, že vrstva substrátu, tj. Dielektrická vrstva, je obecně vybrána z FR-4 a tloušťka je vypočtena pomocí softwaru pro výpočet impedance a dielektrická konstanta je 4,2 (když je frekvence menší než 1 GHz).
Klepnutím na položku Hmotnost (oz) nastavíte tloušťku mědi. Tloušťka mědi určuje tloušťku stopy.
9. Koncept Prepreg / Core pro izolaci:
PP (prepreg) je druh dielektrického materiálu, složený ze skleněných vláken a epoxidové pryskyřice. Core je také médium typu PP, ale jeho dvě strany jsou pokryty měděnou fólií, ale PP není. Při výrobě vícevrstvé desky jsou CORE a C obecně PP spolupráce, CORE a CORE jsou spojeny s PP.
10. Opatření při plánování stohování DPS:
(1), problém s warpage
Plánování laminování PCB by mělo být symetrické, to znamená, že tloušťka dielektrické vrstvy a tloušťka měděné vrstvy každé vrstvy jsou symetrické. Při použití šestivrstvé desky je obvyklá tloušťka dielektrika a mědi TOP-GND a BOTTOM-POWER, GND-L2 Common s tloušťkou a tloušťkou mědi L3-POWER. To nezpůsobuje deformaci v době laminování.
(2) Signální vrstva by měla být pevně spojena s blízkou referenční rovinou (tj. Tloušťka média mezi signální vrstvou a blízkou měděnou vrstvou by měla být malá); měděná síťová a zemnící měď by měla být pevně spojena.
(3) Ve velmi vysoké rychlosti je možné podílet se na nadměrné tvorbě blokovat signální vrstvu, ale nedoporučuje se blokovat více výkonových vrstev, které mohou vytvářet zbytečné rušení šumu.
(4) Typická distribuce vrstvy rozložení zásobníku je uvedena v následující tabulce:
(5), obecné pokyny pro rozložení vrstev:
Spodní strana povrchu součásti (druhá vrstva) je základní rovina, dodávající stínící vrstvu zařízení a dodávající referenční rovinu pro vedení horní vrstvy;
Všechny signální vrstvy mohou sousedit se základní rovinou;
Pokuste se zabránit tomu, aby obě vrstvy signálu přímo sousedily;
Hlavní zdroj energie k němu může příslušně sousedit;
Zvažte symetrii laminované struktury.
Pokud jde o rozvržení vrstev základní desky, je obtížné řídit existující základní desku s paralelním vedením s dlouhými intervaly a provozní frekvence desky je nad 50 MHz.
(Podmínky pod 50MHZ najdete v příslušné relaxaci), doporučené pokyny k uspořádání:
Povrch součásti a svařovací plocha jsou úplné zemní roviny (štít);
Žádné sousední vrstvy paralelního zapojení;
Všechny signální vrstvy mohou sousedit se základní rovinou;
Klíčový signál přiléhá ke vrstvě, ne přes oddíl
