Поскольку скорости переключения сигналов на печатных платах продолжают расти, современные планировщики печатных плат должны понимать и управлять импедансом следов печатных плат. В соответствии с более коротким временем передачи сигнала и более высокой тактовой частотой современных цифровых схем, следы печатных плат больше не являются простыми соединениями, а являются линиями передачи.
На практике желательно управлять импедансом трассы, когда цифровая граничная скорость превышает 1 нс или когда моделируемая частота превышает 300 МГц. Одним из ключевых параметров трассы печатной платы является ее характеристическое сопротивление (т. Е. Отношение напряжения к току при прохождении волны вдоль линии передачи сигнала). Характеристическое сопротивление проводника на печатной плате является важным показателем расположения платы. В особенности при планировании печатных плат высокочастотных цепей необходимо учитывать, являются ли характеристическое сопротивление проводника и характеристическое сопротивление, требуемое оборудованием или сигналом, общими и совпадают. , Это включает в себя две концепции: управление импедансом и согласование импеданса. В этой статье рассматриваются вопросы управления импедансом и планирования стеков.
Контроль импеданса
Контроль импеданса (eImpedance Controling), в проводниках на плате передаются различные сигналы. Необходимо улучшить частоту, чтобы улучшить скорость передачи. Если сама линия вытравлена, толщина ламинирована, ширина провода и другие различные элементы, импеданс стоит изменить, а сигнал искажается. Следовательно, проводник на плате высокоскоростной цепи, его значение импеданса должно контролироваться в пределах определенного диапазона, называемого «контроль импеданса».
Полное сопротивление трассировки печатной платы будет подтверждено ее индуктивной и емкостной индуктивностью, сопротивлением и проводимостью. Основными факторами, влияющими на полное сопротивление следа печатной платы, являются: ширина медного провода, толщина медного провода, диэлектрическая проницаемость диэлектрика, толщина диэлектрика, толщина прокладки, путь заземления провод, и следы вокруг следа. Полное сопротивление печатной платы составляет от 25 до 120 Ом.
На практике линии передачи печатных плат обычно состоят из следов проводов, одного или нескольких контрольных слоев и изоляционных материалов. Следы и плиты образуют сопротивление рулевого управления. Печатные платы часто будут многослойными, и импеданс рулевого управления может быть построен различными способами. Однако, независимо от используемого метода, значение импеданса будет определяться его физической структурой и электрическими свойствами изоляционного материала:
Ширина и толщина трассы сигнала
Высота ядра или предварительно заполненного материала по обе стороны от следа
Трассировка и конфигурация платы
Константа изоляции сердечника и предварительно заполненного материала
Существует две основные формы линий передачи печатных плат: Microstrip и Stripline.
Microstrip:
Микрополосковая линия представляет собой полосу проводник, который относится к линии передачи с базовой плоскостью на одной стороне, а верх и сторона подвергаются воздействию воздуха (также покрыт слоем покрытия), который расположен на поверхности изоляции Печатная плата с постоянным Er к силовой или заземляющей плоскости. Как показано ниже:
Примечание. В практике изготовления печатных плат завод по производству плит обычно наносит слой зеленого масла на поверхность печатной платы. Поэтому при практическом расчете импеданса поверхностная микрополосковая линия обычно рассчитывается с использованием модели, показанной на следующем рисунке:
полосковой:
Линия полоски представляет собой полосовой проводник, помещенный между двумя опорными плоскостями, как показано на следующем рисунке, диэлектрические постоянные диэлектриков, представленных H1 и H2, могут быть различными.
Вышеприведенные два примера являются только типичным примером микрополосковых линий и полосковых линий. Существует много видов микрополосковых линий и полосовых линий, таких как многослойные микрополосковые линии, которые связаны со слоистой структурой конкретной печатной платы.
Математический расчет для расчета эквивалента характеристического полного сопротивления обычно основан на методе решения поля, который включает анализ элемента зазора. Поэтому, используя специальное программное обеспечение для учета импеданса SI9000, нам нужно манипулировать характеристическими параметрами импеданса:
Диэлектрическая проницаемость Er изолирующего слоя, ширина следов W1, W2 (трапециевидная), толщина следа T и толщина H изолирующего слоя.
Описание W1, W2:
Необходимо рассчитать значение в красном поле. Другие условия аналогии.
Далее используется учет SI9000 для соответствия требованиям контроля импеданса:
Сначала рассчитайте несимметричный контроль импеданса линии данных DDR:
Верхний слой: толщина меди составляет 0,5 унции, ширина трассы - 5 мил, расстояние от базовой плоскости - 3,8 мил, а диэлектрическая проницаемость - 4,2. Выберите модель, подставьте параметры и выберите расчет без потерь, как показано:
Покрытие указывает на покрытие. Если покрытия нет, заполните толщину 0, а диэлектрическая проницаемость - 1 (воздух).
Подложка указывает, что слой подложки, то есть диэлектрический слой, обычно выбирается из FR-4, и толщина рассчитывается с помощью программного обеспечения для расчета импеданса, а диэлектрическая постоянная составляет 4,2 (когда частота меньше 1 ГГц).
Нажмите на элемент веса (унции), чтобы установить толщину меди. Толщина меди определяет толщину следа.
9. Концепция Prepreg / Core для изоляции:
ПП (препрег) - это своего рода диэлектрический материал, состоящий из стекловолокна и эпоксидной смолы. Сердечник также является средой типа ПП, но две его стороны покрыты медной фольгой, а ПП - нет. При изготовлении многослойной доски, CORE и C, как правило, сотрудничают с PP, CORE и CORE связаны с PP.
10. Меры предосторожности при планировании укладки печатных плат:
(1), проблема деформации
Планирование ламинирования печатной платы должно быть симметричным, то есть толщина диэлектрического слоя и толщина медного покрытия каждого слоя симметричны. Когда используется шестислойная плата, толщина диэлектрика и толщина меди TOP-GND и BOTTOM-POWER являются общими, GND-L2 Common - с толщиной и толщиной меди L3-POWER. Это не вызывает коробление во время ламинирования.
(2) Уровень сигнала должен быть плотно соединен с близлежащей базовой плоскости (то есть, толщина среды между слоем сигнала и соседнего медного слоя должна быть небольшой); медный источник питания и заземленный медь должны быть плотно соединены.
(3) В ситуации очень высокой скорости можно участвовать в избыточном пласте, чтобы заблокировать уровень сигнала, но не рекомендуется блокировать несколько уровней мощности, которые могут создавать ненужные шумовые помехи.
(4) Типичное распределение слоев макета стека показано в следующей таблице:
(5), общие рекомендации по расположению слоев:
Нижняя сторона поверхности компонента (второй слой) представляет собой плоскость заземления, обеспечивающую экранирующий слой оборудования и подающую опорную плоскость для разводки верхнего слоя;
Все сигнальные слои могут быть смежными с земной плоскостью;
Попытайтесь предотвратить два соседних сигнальных слоя;
Основной источник питания может быть смежным с ним соответственно;
Рассмотрим симметрию ламинированной структуры.
Что касается компоновки слоев материнской платы, на существующей материнской плате сложно управлять параллельным длинным интервалом проводки, и рабочая частота платы выше 50 МГц.
(Для условий ниже 50 МГц, обратитесь к соответствующему расслаблению), рекомендуемые рекомендации по расположению:
Поверхность компонента и поверхность сварки являются полными плоскостями заземления (щит);
Нет смежных параллельных слоев проводки;
Все сигнальные слои могут быть смежными с земной плоскостью;
Сигнал ключа находится рядом со слоем, а не через перегородку
