Alors que les vitesses de commutation des signaux des circuits imprimés continuent d'augmenter, les planificateurs de circuits imprimés doivent comprendre et manipuler l'impédance des traces de circuits imprimés. Correspondant aux temps de transmission des signaux et aux fréquences d'horloge plus élevées des circuits numériques modernes, les traces de PCB ne sont plus de simples connexions, mais des lignes de transmission.
En pratique, il est souhaitable de manipuler l'impédance de trace lorsque la vitesse du front numérique est supérieure à 1 ns ou lorsque la fréquence simulée dépasse 300 MHz. L’un des paramètres clés d’une trace de circuit imprimé est son impédance caractéristique (c’est-à-dire le rapport tension / courant lorsque l’onde se déplace le long de la ligne de transmission du signal). L'impédance caractéristique du conducteur sur la carte de circuit imprimé est un indicateur important de la disposition de la carte. En particulier dans la planification des circuits haute fréquence par les circuits imprimés, il est nécessaire de déterminer si l'impédance caractéristique du conducteur et l'impédance caractéristique requise par l'équipement ou le signal sont communes et compatibles. . Cela implique deux concepts: le contrôle d'impédance et l'adaptation d'impédance. Cet article souligne les problèmes de pilotage par impédance et de planification de pile.
Contrôle d'impédance
Contrôle de l'impédance (eImpedance Controling), il existe divers signaux transmis dans les conducteurs de la carte de circuit imprimé. Il est nécessaire d'améliorer la fréquence pour améliorer le taux de transmission. Si la ligne elle-même est gravée, l’épaisseur du stratifié, la largeur du fil et d’autres éléments différents, l’impédance vaut la peine d’être modifiée et le signal est déformé. Par conséquent, le conducteur de la carte de circuit imprimé à grande vitesse, sa valeur d'impédance doit être contrôlée dans une certaine plage, appelée "commande d'impédance".
L’impédance de la trace du circuit imprimé sera confirmée par son inductance, sa résistance et sa conductance inductives et capacitives. Les principaux facteurs influant sur l'impédance de la trace du circuit imprimé sont les suivants: la largeur du fil de cuivre, l'épaisseur du fil de cuivre, la constante diélectrique du diélectrique, l'épaisseur du diélectrique, l'épaisseur du plot, le chemin du sol fil, et les traces autour de la trace. L’impédance des circuits imprimés varie de 25 à 120 ohms.
En pratique, les lignes de transmission de PCB consistent généralement en un tracé de fil, une ou plusieurs couches de référence et des matériaux isolants. Les traces et les dalles forment l'impédance de la direction. Les circuits imprimés sont souvent multicouches et l'impédance de direction peut être construite de différentes manières. Cependant, quelle que soit la méthode utilisée, la valeur de l'impédance sera déterminée par sa structure physique et les propriétés électriques du matériau isolant:
Trace du signal largeur et épaisseur
Hauteur du noyau ou du matériau pré-rempli de chaque côté de la trace
Trace et configuration de la carte
Constante d'isolation du noyau et du matériau pré-rempli
Il existe deux formes principales de lignes de transmission de PCB: les microrubans et les striplines.
Microstrip:
La ligne microruban est une bande conductrice, qui fait référence à une ligne de transmission avec un plan de référence sur un côté et dont le dessus et les côtés sont exposés à l'air (également recouvert d'une couche de revêtement), qui est placé à la surface de l'isolant. Constante carte de circuit Er à Le plan d'alimentation ou de masse. Comme indiqué ci-dessous:
Remarque: dans la pratique de la fabrication de PCB, l’usine de carton applique généralement une couche d’huile verte sur la surface du carton. Par conséquent, dans le calcul pratique de l'impédance, la ligne microruban de surface est généralement calculée à l'aide du modèle présenté dans la figure suivante:
Stripline:
La bande est une bande conductrice placée entre deux plans de référence, comme le montre la figure suivante, les constantes diélectriques des diélectriques représentés par H1 et H2 peuvent être différentes.
Les deux exemples ci-dessus ne sont qu'un exemple typique de lignes microruban et de lignes en bande. Il existe de nombreux types de lignes de microruban et de bandes, telles que les lignes de microruban laminées, qui sont liées à la structure stratifiée d'un circuit imprimé spécifique.
Le calcul mathématique permettant de calculer l'équivalent de l'impédance caractéristique est généralement basé sur la méthode de la résolution de champ, qui comprend l'analyse de l'élément d'espacement. Par conséquent, en utilisant le logiciel spécial de comptabilité d’impédance SI9000, nous devons manipuler les paramètres d’impédance caractéristiques:
La constante diélectrique Er de la couche isolante, les largeurs de trace W1, W2 (trapézoïdale), l’épaisseur de trace T et l’épaisseur H de la couche isolante.
Description de W1, W2:
Il est nécessaire de calculer la valeur dans la case rouge. Analogie avec d'autres conditions.
Les éléments suivants utilisent la comptabilité SI9000 pour répondre aux exigences du contrôle d’impédance:
Commencez par calculer le contrôle d’impédance asymétrique de la ligne de données DDR:
Couche supérieure: l'épaisseur du cuivre est de 0,5 oz, la largeur de trace est de 5 MIL, l'espacement par rapport au plan de référence est de 3,8 MIL et la constante diélectrique est de 4,2. Choisissez le modèle, remplacez les paramètres et sélectionnez le calcul sans perte, comme indiqué:
Le revêtement indique le revêtement. S'il n'y a pas de revêtement, remplissez l'épaisseur avec 0 et la constante diélectrique est remplie avec 1 (air).
Le substrat indique que la couche de substrat, c'est-à-dire la couche diélectrique, est généralement sélectionnée parmi le FR-4, que l'épaisseur est calculée par un logiciel de calcul d'impédance et que la constante diélectrique est de 4,2 (lorsque la fréquence est inférieure à 1 GHz).
Cliquez sur l'élément Poids (oz) pour définir l'épaisseur de cuivre du cuivre. L'épaisseur du cuivre détermine l'épaisseur de la trace.
9. Le concept de Prepreg / Core pour l'isolation:
Le PP (préimprégné) est un type de matériau diélectrique composé de fibre de verre et de résine époxy. Core est également un support de type PP, mais ses deux faces sont recouvertes d’une feuille de cuivre, mais pas le PP. Lors de la fabrication de panneaux multicouches, CORE et C sont généralement des coopérations PP, CORE et CORE sont liés au PP.
10. Précautions à prendre lors de la planification de l'empilement des PCB:
(1), problème de gauchissement
La planification de la stratification du circuit imprimé doit être symétrique, c'est-à-dire que l'épaisseur de la couche diélectrique et l'épaisseur du placage de cuivre de chaque couche sont symétriques. Lorsque le panneau à six couches est utilisé, l'épaisseur diélectrique et l'épaisseur de cuivre de TOP-GND et BOTTOM-POWER sont communes, GND-L2 Common avec l'épaisseur et l'épaisseur de cuivre de L3-POWER. Cela ne provoque pas de gauchissement au moment de la stratification.
(2) La couche de signal devrait être étroitement couplée au plan de référence proche (c'est-à-dire que l'épaisseur du milieu entre la couche de signal et la couche de cuivre à proximité devrait être faible); l'alimentation en cuivre et la terre en cuivre doivent être étroitement couplées.
(3) Dans une situation de très grande vitesse, il est possible de participer à la formation en excès pour bloquer la couche de signal, mais il n'est pas recommandé de bloquer plusieurs couches de puissance, ce qui peut former des interférences de bruit inutiles.
(4) La répartition typique des couches de disposition de la pile est indiquée dans le tableau suivant:
(5), les lignes directrices générales pour la disposition des couches:
La face inférieure de la surface du composant (la deuxième couche) est le plan de masse alimentant la couche de blindage de l'équipement et fournissant le plan de référence pour le câblage de la couche supérieure;
Toutes les couches de signal peuvent être adjacentes au plan de sol;
Essayez d'empêcher les deux couches de signal d'être directement adjacentes.
La source d’alimentation principale peut lui être adjacente de manière correspondante;
Considérons la symétrie de la structure laminée.
En ce qui concerne la disposition des couches de la carte mère, il est difficile de contrôler le câblage parallèle à intervalle long de la carte mère existante et la fréquence de fonctionnement de la carte est supérieure à 50 MHz.
(Pour les conditions inférieures à 50MHZ, reportez-vous à l’assouplissement approprié), les directives de configuration recommandées:
La surface du composant et la surface de soudage sont des plans de masse complets (blindage);
Aucune couche de câblage parallèle adjacente;
Toutes les couches de signal peuvent être adjacentes au plan de sol;
Le signal de clé est adjacent à la strate, pas à travers la partition
