Controle de Impedância PCB

ComoPCB as velocidades de comutação de sinal continuam a aumentar, os projetistas de PCB de hoje precisam entender e controlar a impedância dos traços de PCB. Com tempos de sinalização mais curtos e taxas de clock mais altas dos circuitos digitais modernos, os traços de PCB não são mais simples conexões, mas sim linhas de transmissão.

Na prática, é necessário controlar a impedância de traço em velocidades marginais digitais superiores a 1ns ou frequências analógicas superiores a 300Mhz. Um dos principais parâmetros dos traços de PCB é sua impedância característica (ou seja, a relação entre a tensão e a corrente de uma onda à medida que ela viaja ao longo da linha de transmissão de sinal). A impedância característica do condutor da placa de circuito impresso é um indicador importante do projeto da placa de circuito, especialmente noProjeto de PCBde circuitos de alta frequência, deve-se considerar que a impedância característica do condutor e do dispositivo ou sinal exigido pela impedância característica do mesmo, coincidindo ou não. Isso envolve dois conceitos: controle de impedância e correspondência de impedância. Este artigo se concentra no controle de impedância e em questões de design de empilhamento.

Controle de impedância, o condutor na placa de circuito terá uma variedade de transmissão de sinal, a fim de melhorar sua taxa de transmissão e deve melhorar sua frequência, a própria linha, se devido à gravação, espessura da camada laminada, largura do condutor e outros fatores diferentes, resultarão em impedância digna de mudança, de modo que sua distorção de sinal. Portanto, o condutor na placa de circuito de alta velocidade, seu valor de impedância deve ser controlado dentro de uma determinada faixa, chamada “controle de impedância”.

A impedância de um traço de PCB será determinada por sua indutância indutiva e capacitiva, resistência e condutividade. Os fatores que afetam a impedância dos traços de PCB são: largura do fio de cobre, espessura do fio de cobre, constante dielétrica do dielétrico, espessura do dielétrico, espessura das almofadas, caminho do fio terra, traços ao redor do traço, etc. varia de 25 a 120 ohms.

Na prática, é necessário controlar a impedância de traço em velocidades marginais digitais superiores a 1ns ou frequências analógicas superiores a 300Mhz. Um dos principais parâmetros dos traços de PCB é sua impedância característica (ou seja, a relação entre a tensão e a corrente de uma onda à medida que ela viaja ao longo da linha de transmissão de sinal). A impedância característica do condutor da placa de circuito impresso é um indicador importante do projeto da placa de circuito, especialmente no projeto de PCB de circuitos de alta frequência, deve-se considerar que a impedância característica do condutor e do dispositivo ou sinal exigido pela impedância característica do mesmo, combinando ou não. Isso envolve dois conceitos: controle de impedância e correspondência de impedância. Este artigo se concentra no controle de impedância e em questões de design de empilhamento.

Controle de impedância, o condutor na placa de circuito terá uma variedade de transmissão de sinal, a fim de melhorar sua taxa de transmissão e deve melhorar sua frequência, a própria linha, se devido à gravação, espessura da camada laminada, largura do condutor e outros fatores diferentes, resultarão em impedância digna de mudança, de modo que sua distorção de sinal. Portanto, o condutor na placa de circuito de alta velocidade, seu valor de impedância deve ser controlado dentro de uma determinada faixa, chamada “controle de impedância”.

A impedância de um traço de PCB será determinada por sua indutância indutiva e capacitiva, resistência e condutividade. Os fatores que afetam a impedância dos traços de PCB são: largura do fio de cobre, espessura do fio de cobre, constante dielétrica do dielétrico, espessura do dielétrico, espessura das almofadas, caminho do fio terra, traços ao redor do traço, etc. varia de 25 a 120 ohms. Na prática, uma linha de transmissão de PCB geralmente consiste em um traço de fio, uma ou mais camadas de referência e material isolante. O traço e as camadas formam a impedância de controle. Os PCBs geralmente têm múltiplas camadas e a impedância de controle pode ser construída de várias maneiras. Porém, qualquer que seja o método utilizado, o valor da impedância será determinado pela sua estrutura física e pelas propriedades eletrônicas do material isolante:

       A largura e espessura do traço do sinal;

       A altura do núcleo ou material pré-preenchido em cada lado do traço;

       A configuração dos traços e das camadas do tabuleiro;

       As constantes de isolamento do núcleo e do material pré-preenchido.

       Existem duas formas principais de linhas de transmissão de PCB: Microstrip e Stripline.

       Microfaixa:

       Microstrip é um fio de fita, ou seja, uma linha de transmissão com plano de referência apenas em um lado, com a parte superior e as laterais expostas ao ar (ou revestidas), acima da superfície da placa Er constante isolante, referenciada à potência ou plano de terra.

       Nota: Na verdadeFabricação de placas de circuito impresso, o fabricante da placa geralmente cobre a superfície da PCB com uma camada de óleo verde, portanto, em cálculos reais de impedância, o modelo mostrado abaixo é geralmente usado para linhas de microfita de superfície:

       Stripline:

       Um stripline é uma tira de fio colocada entre dois planos de referência, conforme mostrado na figura abaixo, e as constantes dielétricas dos dielétricos representados por H1 e H2 podem ser diferentes.

       Os dois exemplos acima são apenas uma demonstração típica de linhas de microstrip e striplines, existem muitos tipos diferentes de linhas de microstrip e striplines específicas, como linhas de microstrip laminadas, etc., todas relacionadas à estrutura de empilhamento do PCB específico.

       As equações usadas para calcular a impedância característica requerem cálculos matemáticos complexos, muitas vezes usando métodos de resolução de campo, incluindo análise de elementos de contorno, portanto, usando o software especializado de cálculo de impedância SI9000, tudo o que precisamos fazer é controlar os parâmetros da impedância característica:

       Constante dielétrica da camada isolante Er, largura do alinhamento W1, W2 (trapezoidal), espessura do alinhamento T e espessura da camada isolante H.