PCB sinyal değiştirme hızları artmaya devam ettikçe, bugünün PCB planlayıcılarının PCB izlerinin empedansını anlamaları ve manipüle etmeleri gerekir. Daha kısa sinyal iletim sürelerine ve modern dijital devrelerin daha yüksek saat hızlarına karşılık gelen PCB izleri artık basit bağlantılar değil, iletim hatlarıdır.
Uygulamada, dijital kenar hızı 1 ns'nin üzerindeyken ya da simüle edilmiş frekans 300 Mhz'yi aştığında iz empedansını değiştirmek istenir. Bir PCB izinin kilit parametrelerinden biri karakteristik empedansıdır (yani dalga sinyal iletim hattı boyunca hareket ederken gerilimin akıma oranı). İletkenin, baskılı devre kartı üzerindeki karakteristik empedansı, kart yerleşiminin önemli bir göstergesidir. Özellikle, yüksek frekanslı devrelerin PCB planlamasında, iletkenin karakteristik empedansının ve ekipman veya sinyalin gerektirdiği karakteristik empedansın ortak ve eşleşip eşleşmediğini dikkate almak gerekir. . Bu iki kavram içerir: empedans direksiyon ve empedans eşleştirme. Bu makale empedans yönlendirme ve istif planlaması konularına işaret etmektedir.
Empedans kontrolü
Empedans kontrolü (Empedans Kontrolü), devre kartındaki iletkenlerde iletilen çeşitli sinyaller vardır. İletim hızını arttırmak için frekansı iyileştirmek gerekir. Çizginin kendisi kazınmışsa, lamineli kalınlık, tel genişliği ve diğer farklı elemanlar, empedans değişmeye değer ve sinyal bozulur. Bu nedenle, yüksek hızlı devre kartındaki iletken, empedans değeri "empedans kontrolü" adı verilen belirli bir aralıkta kontrol edilmelidir.
PCB izinin empedansı endüktif ve kapasitif endüktans, direnç ve iletkenlik ile teyit edilecektir. PCB izinin empedansını etkileyen ana faktörler şunlardır: bakır telin genişliği, bakır telin kalınlığı, dielektrik dielektrik sabiti, dielektriklerin kalınlığı, pedin kalınlığı, zeminin yolu tel ve iz çevresindeki izler. PCB empedansı 25 ila 120 ohm arasındadır.
Pratikte, PCB iletim hatları tipik olarak bir tel izi, bir veya daha fazla referans katmanından ve yalıtkan malzemelerden oluşur. İzler ve döşemeler direksiyon empedansını oluşturur. PCB'ler genellikle çok katmanlı olur ve direksiyon empedansı çeşitli şekillerde oluşturulabilir. Bununla birlikte, kullanılan yöntemden bağımsız olarak, empedans değeri fiziksel yapısı ve yalıtım malzemesinin elektriksel özellikleri ile belirlenecektir:
Sinyal izi genişliği ve kalınlığı
Çekirdeğin veya önceden doldurulmuş malzemenin izin her iki tarafında yüksekliği
İzleme ve pano yapılandırması
Çekirdek ve önceden doldurulmuş malzemenin yalıtım sabiti
PCB iletim hatlarının iki ana formu vardır: Microstrip ve Stripline.
mikrostrip:
Mikro şerit hattı, bir tarafta referans düzlemine sahip bir iletim hattına atıfta bulunan bir şerit iletkendir ve üst ve yanlar, yalıtımın yüzeyine yerleştirilen (ayrıca bir kaplama tabakası ile kaplanmış) havaya maruz bırakılır. sabit Er devre kartına Güç veya toprak düzlemi denir. Aşağıda gösterildiği gibi:
Not: PCB üretimi uygulamasında, levha fabrikası genellikle PCB panosunun yüzeyine bir yeşil yağ tabakası uygular. Bu nedenle, pratik empedans hesaplamasında, yüzey mikro çizgisi çizgisi genellikle aşağıdaki şekilde gösterilen model kullanılarak hesaplanır:
Şerit hat:
Şerit çizgisi, iki referans düzlemi arasına yerleştirilmiş bir şerit iletkendir, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, Hl ve H2 ile temsil edilen dielektriklerin dielektrik sabitleri farklı olabilir.
Yukarıdaki iki örnek sadece mikro şerit çizgileri ve şerit çizgilerinin tipik bir örneğidir. Spesifik bir PCB'nin lamine yapısıyla ilişkili olan lamine mikro şerit çizgileri gibi birçok mikro şerit çizgisi ve şerit çizgisi vardır.
Karakteristik empedansın eşdeğerini hesaplamak için matematiksel hesaplama, genellikle boşluk elemanının analizini içeren saha çözüm yöntemine dayanır. Bu nedenle, özel empedans muhasebe yazılımı SI9000 kullanarak, yapmamız gereken karakteristik empedans parametrelerini manipüle etmektir:
İzolasyon tabakasının dielektrik sabiti Er, iz genişlikleri W1, W2 (trapez), iz kalınlığı T ve izolasyon tabakasının kalınlığı H'dir.
W1, W2 açıklaması:
Kırmızı kutudaki değeri hesaplamak gereklidir. Diğer şartlar analojisi.
Aşağıdaki empedans kontrolü gereksinimlerini karşılamak için SI9000 muhasebe kullanır:
İlk önce DDR veri hattının tek uçlu empedans kontrolünü hesaplayın:
ÜST katman: Bakır kalınlığı 0,5 OZ, iz genişliği 5 MIL, referans düzleminden aralık 3,8 MIL ve dielektrik sabiti 4,2'dir. Modeli seçin, parametreleri değiştirin ve kayıpsız hesaplamayı gösterildiği gibi seçin:
Kaplama, kaplamayı belirtir. Kaplama yoksa, kalınlığı 0 ile doldurun ve dielektrik sabiti 1 (hava) ile doldurulur.
Substrat, substrat katmanının, yani dielektrik katmanının, genellikle FR-4'ten seçildiğini ve kalınlığın, empedans hesaplama yazılımı ile hesaplandığını ve dielektrik sabitinin 4.2 olduğunu (frekans, 1 GHz'den az olduğunda) belirtir.
Bakırın bakır kalınlığını ayarlamak için Ağırlık (oz) maddesine tıklayın. Bakırın kalınlığı, iz kalınlığını belirler.
9. Yalıtım için Prepreg / Core kavramı:
PP (prepreg), cam lifi ve epoksi reçineden oluşan bir tür dielektrik malzemedir. Çekirdek aynı zamanda PP tipi bir ortamdır, ancak iki tarafı bakır folyo ile kaplanmıştır, ancak PP değildir. Çok katmanlı pano yaparken, CORE ve C genellikle PP işbirliğindedir, CORE ve CORE PP ile bağlanır.
10. PCB istifleme planlamasında alınacak önlemler:
(1), çarpıtma sorunu
PCB'nin laminasyon planlaması simetrik olmalıdır, yani dielektrik tabaka kalınlığı ve her tabakanın bakır kaplama kalınlığı simetrik olmalıdır. Altı katmanlı levha kullanıldığında, TOP-GND ve BOTTOM-POWER dielektrik kalınlığı ve bakır kalınlığı yaygındır, GND-L2 L3-POWER'ın kalınlığı ve bakır kalınlığı ile ortaktır. Bu, laminasyon sırasında eğilmeye neden olmaz.
(2) Sinyal katmanı yakındaki referans düzlemine sıkıca bağlanmalıdır (yani, sinyal katmanı ile yakındaki bakır katmanı arasındaki ortamın kalınlığı küçük olmalıdır); güç kaynağı bakır ve toprak bakır sıkıca bağlanmalıdır.
(3) Çok yüksek bir hızda, sinyal katmanını bloke etmek için fazla oluşumuna katılmak mümkündür, ancak gereksiz gürültü girişimi oluşturabilen çoklu güç katmanlarının bloke edilmesi önerilmez.
(4) Tipik yığın düzen katmanı dağılımı aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:
(5), katmanların düzeni için genel kurallar:
Bileşen yüzeyinin alt tarafı (ikinci katman), ekipmanın koruyucu katmanını besleyen ve üst katman kablolaması için referans düzlemini besleyen toprak düzlemidir;
Tüm sinyal katmanları yer düzlemine bitişik olabilir;
İki sinyal katmanının doğrudan bitişik olmasını önlemeye çalışın;
Ana güç kaynağı buna uygun olarak bitişik olabilir;
Lamine yapının simetrisini düşünün.
Ana kartın katman düzeni ile ilgili olarak, mevcut ana kartın paralel uzun aralıklı kablolamayı kontrol etmesi zordur ve kartın çalışma frekansı 50 MHz'in üzerindedir.
(50MHz altındaki koşullar için, uygun rahatlamaya bakın), önerilen düzen kuralları:
Bileşen yüzeyi ve kaynak yüzeyi komple zemin düzlemleridir (kalkan);
Bitişik paralel kablo katmanı yok;
Tüm sinyal katmanları yer düzlemine bitişik olabilir;
Anahtar sinyal, bölüm boyunca değil, stratuma bitişiktir
