Оскільки швидкості комутації сигналів друкованої плати продовжують зростати, сучасним планувальникам PCB необхідно зрозуміти і маніпулювати імпедансом слідів PCB. Відповідно до скороченого часу передачі сигналу та більш високих тактових частот сучасних цифрових мікросхем, сліди PCB - це вже не прості з'єднання, а лінії передачі.
На практиці бажано маніпулювати імпедансом сліду, коли швидкість цифрового ребра вище 1 нс або коли модельована частота перевищує 300 МГц. Одним з ключових параметрів сліду ПХБ є його характерний опір (тобто відношення напруги до струму, коли хвиля рухається по лінії передачі сигналу). Характерний опір провідника на друкованій платі є важливим показником компонування плати. Особливо при плануванні друкованої плати високочастотних ланцюгів необхідно враховувати, чи характерні імпеданс провідника та характерний імпеданс, необхідний для обладнання чи сигналу, є загальними та відповідають. . Це передбачає два поняття: імпедансне рульове управління та відповідність імпедансу. Ця стаття вказує на проблеми рульового управління та планування штабелів.
Контроль опору
Контроль опору (eImpedance Controling), в провідниках на друкованій платі, є різні сигнали, що передаються. Необхідно покращити частоту для підвищення швидкості передачі. Якщо лінія прорізана, товщина ламінованої, ширина дроту та інші різні елементи, імпеданс варто змінити і сигнал спотворений. Тому провідник на високошвидкісній платі, його значення імпедансу слід контролювати в певному діапазоні, званому "керуючим опором".
Імпеданс сліду PCB буде підтверджено його індукційною та ємнісною індуктивністю, опором та провідністю. Основними факторами, що впливають на імпеданс сліду ПХБ, є: ширина мідного дроту, товщина мідного дроту, діелектрична константа діелектрика, товщина діелектрика, товщина колодки, шлях землі дріт, а сліди навколо сліду. Імпеданс друкованої плати коливається від 25 до 120 Ом.
На практиці лінії передачі ПХБ зазвичай складаються з дротяного сліду, одного або декількох еталонних шарів та ізоляційних матеріалів. Сліди і плити утворюють рульовий опір. ПХБ часто бувають багатошаровими, а опір рульового керування можна будувати різними способами. Однак, незалежно від використовуваного методу, значення імпедансу визначатиметься його фізичною будовою та електричними властивостями ізоляційного матеріалу:
Ширина та товщина сліду сигналу
Висота серцевини або попередньо заповненого матеріалу по обидва боки від сліду
Конфігурація трасування та плати
Константа ізоляції серцевини та попередньо наповненого матеріалу
Існує дві основні форми ліній передачі PCB: Microstrip і Stripline.
Мікросмужка:
Мікросмугова лінія - це смуговий провідник, який відноситься до лінії електропередачі з опорною площиною з одного боку, а верх і боки піддаються впливу повітря (також покритого шаром покриття), який розміщується на поверхні ізоляції постійна плата Er на посилання на потужність або заземлення. Як показано нижче:
Примітка. У практиці виготовлення друкованих плат, фабрика плат зазвичай застосовує шар зеленої олії на поверхні плати. Тому в розрахунку практичного опору лінія мікросмужкової поверхні зазвичай розраховується за допомогою моделі, показаної на наступному малюнку:
Смуга:
Лінія смуги - смуговий провідник, розміщений між двома опорними площинами, як показано на наступному малюнку, діелектричні константи діелектриків, представлені H1 і H2, можуть бути різними.
Вищеописані два приклади - лише типовий приклад мікросмужкових ліній та смугових ліній. Існує багато видів мікросмужкових ліній і смугових ліній, таких як ламіновані мікросмужкові лінії, які пов'язані з ламінованою структурою конкретної друкованої плати.
Математичний розрахунок для обчислення еквівалента характерного опору, як правило, заснований на польовому методі рішення, який включає аналіз елемента зазору. Тому, використовуючи спеціальне програмне забезпечення для обліку імпедансу SI9000, нам потрібно маніпулювати характерними параметрами імпедансу:
Діелектрична постійна Er ізолюючого шару, ширина сліду W1, W2 (трапеція), товщина сліду Т та товщина Н ізоляційного шару.
Опис W1, W2:
Необхідно обчислити значення в червоному полі. Інші умови аналогія.
Далі використовується облік SI9000 для задоволення вимог контролю імпедансу:
Спочатку обчисліть керування однофазним опором рядка даних DDR:
Верхній шар: товщина міді 0,5 ОЗ, ширина сліду - 5 МІЛ, відстань від опорної площини - 3,8 МІЛ, а діелектрична константа - 4,2. Виберіть модель, замініть параметри та виберіть розрахунок без втрат, як показано:
Покриття вказує на покриття. Якщо покриття немає, товщину заповніть 0, а діелектрична константа заповнюється 1 (повітря).
Підкладка вказує, що шар підкладки, тобто діелектричний шар, як правило, вибирається з FR-4, і товщина обчислюється програмним забезпеченням для обчислення імпедансу, а діелектрична константа - 4,2 (коли частота менше 1 ГГц).
Клацніть на пункт Вага (унція), щоб встановити товщину міді. Товщина міді визначає товщину сліду.
9. Поняття Prepreg / Core для ізоляції:
РР (препрег) - різновид діелектричного матеріалу, що складається зі скловолокна та епоксидної смоли. Сердечник також є середовищем типу ПП, але його дві сторони покриті мідною фольгою, але ПП - ні. При виготовленні багатошарової дошки, CORE і C, як правило, співпраця з ПП, CORE і CORE пов'язані з PP.
10. Заходи безпеки при плануванні складання друкованих плат:
(1), проблема бойових дій
Планування ламінування друкованої плати має бути симетричним, тобто товщина діелектричного шару та товщина мідного покриття кожного шару є симетричними. При використанні шестишарової дошки поширені діелектрична товщина та товщина міді TOP-GND та BOTTOM-POWER, GND-L2 - загальна з товщиною та товщиною міді L3-POWER. Це не спричиняє бойових дій під час ламінування.
(2) Сигнальний шар повинен бути щільно пов'язаний із сусідньою опорною площиною (тобто товщина середовища між шаром сигналу та шаром міді, що знаходиться поруч, повинна бути невеликою); мідь з живленням і меленою міддю повинні бути щільно з'єднані.
(3) У ситуації з дуже високою швидкістю можливе участь у формуванні надлишків для блокування сигнального шару, але не рекомендується блокувати декілька силових шарів, що може утворювати зайві перешкоди.
(4) Типовий розподіл шару макета стека показаний у наступній таблиці:
(5), загальні рекомендації щодо компонування шарів:
Нижня частина поверхні компонента (другий шар) - це заземлювальна площина, що постачає захисний шар обладнання та подає опорну площину для проводки верхнього шару;
Всі шари сигналу можуть примикати до площини заземлення;
Намагайтеся не допустити, щоб два шари сигналу знаходилися безпосередньо поруч;
Основне джерело живлення може бути відповідно до нього відповідним;
Розглянемо симетрію ламінованої конструкції.
Що стосується компонування шару материнської плати, то існуючій материнській платі важко керувати паралельним довгим інтервалом проводки, а робоча частота плати вище 50 МГц.
(Для умов нижче 50 МГц, див. Відповідний відпочинок), рекомендовані вказівки щодо компонування:
Поверхня складової та зварювальна поверхня - це цілісні ґрунтові площини (щит);
Немає сусідніх паралельних шарів електропроводки;
Всі шари сигналу можуть примикати до площини заземлення;
Ключовий сигнал прилягає до прошарку, а не через перегородку
