PCB empedansına nəzarət

kimiPCB siqnal keçid sürəti artmağa davam edir, bugünkü PCB dizaynerləri PCB izlərinin empedansını anlamalı və idarə etməlidirlər. Müasir rəqəmsal sxemlərin daha qısa siqnal vaxtları və daha yüksək saat sürətləri ilə PCB izləri artıq sadə birləşmələr deyil, ötürmə xətləridir.

Praktikada 1ns-dən yuxarı rəqəmsal marjinal sürətlərdə və ya 300Mhz-dən yuxarı analoq tezliklərdə iz empedansına nəzarət etmək lazımdır. PCB izlərinin əsas parametrlərindən biri onların xarakterik empedansıdır (yəni, siqnal ötürmə xətti boyunca hərəkət edərkən gərginliyin dalğanın cərəyanına nisbəti). Çap dövrə lövhəsinin keçiricisinin xarakterik empedansı, xüsusən də elektron lövhənin dizaynının mühüm göstəricisidir.PCB dizaynıyüksək tezlikli sxemlərin, nəzərə alınmalıdır ki, keçiricinin və cihazın xarakterik empedansı və ya eyni xarakteristik empedansın tələb etdiyi siqnalın uyğun olub-olmaması. Bu, iki anlayışı əhatə edir: empedans nəzarəti və empedans uyğunluğu, bu məqalə empedans nəzarəti və yığma dizayn məsələlərinə diqqət yetirir.

Empedans nəzarəti, dövrə lövhəsindəki dirijor, ötürmə sürətini yaxşılaşdırmaq üçün müxtəlif siqnal ötürülməsinə sahib olacaq və onun tezliyini, xəttin özünü, aşındırma səbəbindən, laminat təbəqənin qalınlığını, keçiricinin enini yaxşılaşdırmalıdır. və digər müxtəlif amillər dəyişdirilməyə layiq olan empedansla nəticələnəcək ki, onun siqnal təhrifi. Buna görə də, yüksək sürətli dövrə lövhəsindəki dirijor, onun empedans dəyəri "empedans nəzarəti" adlanan müəyyən bir diapazonda idarə edilməlidir.

PCB izinin empedansı onun induktiv və kapasitiv endüktansı, müqaviməti və keçiriciliyi ilə müəyyən ediləcək. PCB izlərinin empedansına təsir edən amillər bunlardır: mis naqilin eni, mis naqilin qalınlığı, dielektrikin dielektrik davamlılığı, dielektrikin qalınlığı, yastiqciqların qalınlığı, torpaq naqilinin yolu, iz ətrafındakı izlər və s. PCB empedansı. 25 ilə 120 ohm arasında dəyişir.

Praktikada 1ns-dən yuxarı rəqəmsal marjinal sürətlərdə və ya 300Mhz-dən yuxarı analoq tezliklərdə iz empedansına nəzarət etmək lazımdır. PCB izlərinin əsas parametrlərindən biri onların xarakterik empedansıdır (yəni, siqnal ötürmə xətti boyunca hərəkət edərkən gərginliyin dalğanın cərəyanına nisbəti). Çaplı elektron lövhənin dirijorunun xarakterik empedansı dövrə lövhəsinin dizaynının mühüm göstəricisidir, xüsusən də yüksək tezlikli sxemlərin PCB dizaynında nəzərə alınmalıdır ki, keçiricinin xarakterik empedansı və xarakterik empedansın tələb etdiyi cihaz və ya siqnal uyğun olub-olmamasından asılı olmayaraq eynidir. Bu, iki anlayışı əhatə edir: empedans nəzarəti və empedans uyğunluğu, bu məqalə empedans nəzarəti və yığma dizayn məsələlərinə diqqət yetirir.

Empedans nəzarəti, dövrə lövhəsindəki dirijor, ötürmə sürətini yaxşılaşdırmaq üçün müxtəlif siqnal ötürülməsinə sahib olacaq və onun tezliyini, xəttin özünü, aşındırma səbəbindən, laminat təbəqənin qalınlığını, keçiricinin enini yaxşılaşdırmalıdır. və digər müxtəlif amillər dəyişdirilməyə layiq olan empedansla nəticələnəcək ki, onun siqnal təhrifi. Buna görə də, yüksək sürətli dövrə lövhəsindəki dirijor, onun empedans dəyəri "empedans nəzarəti" adlanan müəyyən bir diapazonda idarə edilməlidir.

PCB izinin empedansı onun induktiv və kapasitiv endüktansı, müqaviməti və keçiriciliyi ilə müəyyən ediləcək. PCB izlərinin empedansına təsir edən amillər bunlardır: mis naqilin eni, mis naqilin qalınlığı, dielektrikin dielektrik davamlılığı, dielektrikin qalınlığı, yastiqciqların qalınlığı, torpaq naqilinin yolu, iz ətrafındakı izlər və s. PCB empedansı. 25 ilə 120 ohm arasında dəyişir. Təcrübədə, bir PCB ötürmə xətti adətən tel izi, bir və ya daha çox istinad təbəqəsi və izolyasiya materialından ibarətdir. İz və təbəqələr nəzarət empedansını təşkil edir. PCB-lər tez-tez çox qatlı olacaq və nəzarət empedansı müxtəlif yollarla qurula bilər. Bununla belə, hansı üsuldan istifadə olunmasından asılı olmayaraq, empedansın dəyəri onun fiziki quruluşu və izolyasiya materialının elektron xüsusiyyətləri ilə müəyyən ediləcək:

       Siqnal izinin eni və qalınlığı;

       İzin hər iki tərəfində nüvənin və ya əvvəlcədən doldurulmuş materialın hündürlüyü;

       İzlərin və lövhə təbəqələrinin konfiqurasiyası;

       Əsas və əvvəlcədən doldurulmuş materialın izolyasiya sabitləri.

       PCB ötürmə xətlərinin iki əsas forması var: Microstrip və Stripline.

       Mikrostrip:

       Mikrostrip lent məftildir, yəni yalnız bir tərəfində istinad müstəvisi olan, üst və tərəfləri havaya məruz qalmış (və ya örtülmüş), izolyasiya sabiti Er lövhəsinin səthinin üstündə, güc və ya yer müstəvisinə istinad edilən ötürücü xətt deməkdir.

       Qeyd: ƏslindəPCB istehsalı, lövhə istehsalçısı adətən PCB-nin səthini yaşıl yağ təbəqəsi ilə örtür, buna görə də faktiki empedans hesablamalarında aşağıda göstərilən model adətən səth mikrostripli xətlər üçün istifadə olunur:

       Stripline:

       Zolaq xətti, aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi iki istinad təyyarəsi arasında yerləşdirilən bir tel zolağıdır və H1 və H2 ilə təmsil olunan dielektriklərin dielektrik sabitləri fərqli ola bilər.

       Yuxarıdakı iki nümunə mikrostrip xətlərinin və zolaqlı xətlərin sadəcə tipik nümayişidir, çoxlu müxtəlif növ spesifik mikrostrip xətləri və zolaqlı xətlər var, məsələn, laminatlı mikrostrip xətləri və s., bunların hamısı xüsusi PCB-nin yığma strukturu ilə bağlıdır.

       Xarakterik empedansı hesablamaq üçün istifadə edilən tənliklər mürəkkəb riyazi hesablamalar tələb edir, çox vaxt sahə həlli metodlarından, o cümlədən sərhəd elementlərinin təhlilindən istifadə edir, buna görə də SI9000 xüsusi empedans hesablama proqramından istifadə etməklə, bizə lazım olan tək şey xarakterik empedansın parametrlərinə nəzarət etməkdir:

       İzolyasiya qatının dielektrik keçiriciliyi Er, hizalanmanın eni W1, W2 (trapezoidal), düzülmənin qalınlığı T və izolyasiya təbəqəsinin qalınlığı H.