Tā kā PCB signāla pārslēgšanas ātrums turpina pieaugt, mūsdienu PCB plānotājiem ir jāsaprot un ar tiem jātiek manipulētiem ar PCB pēdu pretestību. Atbilstoši īsākiem signāla pārraides laikiem un augstākām mūsdienu digitālo shēmu taktskaitēm PCB pēdas vairs nav vienkārši savienojumi, bet gan pārvades līnijas.
Praksē ir vēlams manipulēt ar izsekošanas pretestību, kad digitālās malas ātrums ir lielāks par 1 ns vai kad simulētā frekvence pārsniedz 300 Mhz. Viens no PCB izsekošanas galvenajiem parametriem ir tā raksturīgā pretestība (ti, sprieguma un strāvas attiecība, kad vilnis pārvietojas gar signāla pārvades līniju). Drukātās shēmas plates vadītājam raksturīgā pretestība ir svarīgs plates izkārtojuma indikators. Īpaši plānojot PCB augstfrekvences shēmas, ir jāapsver, vai diriģenta raksturīgā pretestība un tai raksturīgā pretestība, kas nepieciešama iekārtai vai signālam, ir kopīgas un sakrīt. . Tas ietver divus jēdzienus: pretestības vadīšana un pretestības saskaņošana. Šis raksts norāda uz pretestības vadīšanu un steka plānošanu.
Pretestības kontrole
Impedances kontrole (eImpedance Controling), shēmas plates vadītājos tiek pārraidīti dažādi signāli. Lai uzlabotu pārraides ātrumu, ir jāuzlabo frekvence. Ja pati līnija ir iegravēta, laminēts biezums, stieples platums un citi dažādi elementi, pretestību ir vērts mainīt un signāls ir izkropļots. Tāpēc diriģents uz ātrgaitas shēmas plates, tā pretestības vērtība ir jākontrolē noteiktā diapazonā, ko sauc par "pretestības kontroli".
PCB pēdas pretestību apstiprina tā induktīvā un kapacitīvā induktivitāte, pretestība un vadītspēja. Galvenie faktori, kas ietekmē PCB pēdas pretestību, ir: vara stieples platums, vara stieples biezums, dielektriķa dielektriskā konstante, dielektriķa biezums, spilventiņa biezums, zemes ceļš stieples, un pēdas ap pēdu. PCB pretestība svārstās no 25 līdz 120 omi.
Praksē PCB pārvades līnijas parasti sastāv no stieples pēdas, viena vai vairākiem atskaites slāņiem un izolācijas materiāliem. Pēdas un plātnes veido stūres pretestību. PCB bieži būs daudzslāņu, un stūrēšanas pretestību var veidot dažādos veidos. Tomēr neatkarīgi no izmantotās metodes pretestības vērtību nosaka pēc tā fizikālās struktūras un izolācijas materiāla elektriskajām īpašībām:
Signāla izsekošanas platums un biezums
Kodola vai iepriekš aizpildītā materiāla augstums abpus pēdai
Trases un dēļa konfigurācija
Kodola un iepriekš uzpildītā materiāla izolācijas konstante
Pastāv divas galvenās PCB pārvades līniju formas: Microstrip un Stripline.
Mikrostrips:
Mikrostrīpu līnija ir sloksnes vadītājs, kas attiecas uz pārvades līniju ar atskaites plakni vienā pusē, un augšpusi un malas pakļauj gaisam (pārklāts arī ar pārklājuma slāni), kas ir novietots uz izolācijas virsmas nemainīga Er shēmas plate tiek attiecināta uz strāvas vai iezemēto plakni. Kā parādīts zemāk:
Piezīme: PCB ražošanas praksē plātņu rūpnīca uz PCB plātnes parasti uzklāj zaļās eļļas slāni. Tāpēc praktiskajā pretestības aprēķinā virsmas mikrostrīpu līniju parasti aprēķina, izmantojot modeli, kas parādīts šajā attēlā:
Stripline:
Sloksnes līnija ir sloksnes vadītājs, kas novietots starp divām atskaites plaknēm, kā parādīts nākamajā attēlā, H1 un H2 attēloto dielektriķu dielektriskās konstantes var būt atšķirīgas.
Iepriekš minētie divi piemēri ir tikai tipisks mikrolīniju un sloksnes līniju piemērs. Ir daudz veidu mikrostrīmu līnijas un sloksnes līnijas, piemēram, laminētas mikrolipšu līnijas, kas ir saistītas ar konkrēta PCB laminētu struktūru.
Matemātiskais aprēķins raksturīgās pretestības ekvivalenta aprēķināšanai parasti tiek veikts, izmantojot lauka risinājuma metodi, kas ietver spraugas elementa analīzi. Tāpēc, izmantojot īpašo pretestības uzskaites programmatūru SI9000, mums jā manipulē ar raksturīgajiem pretestības parametriem:
Izolācijas slāņa dielektriskā konstante Er, pēdas platums W1, W2 (trapecveida), izsekošanas biezums T un izolācijas slāņa biezums H.
W1, W2 apraksts:
Ir jāaprēķina vērtība sarkanajā lodziņā. Citu nosacījumu analoģija.
Šādi SI9000 uzskaite tiek izmantota, lai izpildītu pretestības kontroles prasības:
Vispirms aprēķiniet DDR datu līnijas vienvirziena pretestības kontroli:
Augšējais slānis: vara biezums ir 0,5 OZ, pēdas platums ir 5 MIL, atstatums no atskaites plaknes ir 3,8 MIL, un dielektriskā konstante ir 4,2. Izvēlieties modeli, aizstājiet parametrus un atlasiet bezzaudējumu aprēķinu, kā parādīts:
Pārklājums norāda uz pārklājumu. Ja pārklājuma nav, aizpildiet biezumu ar 0, un dielektrisko konstanti piepilda ar 1 (gaiss).
Pamatne norāda, ka pamatnes slānis, tas ir, dielektriskais slānis, parasti tiek izvēlēts no FR-4, un biezumu aprēķina ar pretestības aprēķināšanas programmatūru, un dielektriskā konstante ir 4,2 (kad frekvence ir mazāka par 1 GHz).
Noklikšķiniet uz vienuma Svars (oz), lai iestatītu vara vara biezumu. Vara biezums nosaka pēdas biezumu.
9. Prepreg / Core koncepcija izolācijai:
PP (prepreg) ir sava veida dielektrisks materiāls, kas sastāv no stikla šķiedras un epoksīdsveķiem. Kodols ir arī PP tipa vide, bet viņa abas puses ir pārklātas ar vara foliju, bet PP nav. Izgatavojot daudzslāņu plātnes, CORE un C parasti ir PP sadarbība, CORE un CORE ir savienotas ar PP.
10. Piesardzības pasākumi PCB kraušanas plānošanā:
(1), kaujas problēma
PCB laminēšanas plānojumam jābūt simetriskam, tas ir, dielektriskā slāņa biezumam un katra slāņa vara apšuvuma biezumam ir jābūt simetriskam. Ja tiek izmantota sešu slāņu plātne, dielektriskais un vara biezums ir kopīgs TOP-GND un BOTTOM-POWER, GND-L2 kopīgs ar L3-POWER biezumu un vara biezumu. Tas nerada kropļošanu laminēšanas laikā.
(2) signāla slānim jābūt cieši savienotam ar tuvējo atskaites plakni (ti, barotnes biezumam starp signāla slāni un tuvējo vara slāni jābūt mazam); vara barošanas un zemes vara jābūt cieši savienotām.
(3) Ļoti ātrgaitas situācijā ir iespējams piedalīties liekā veidošanā, lai bloķētu signāla slāni, taču nav ieteicams bloķēt vairākus jaudas slāņus, kas var radīt nevajadzīgus trokšņa traucējumus.
(4) Tipiskais steka izkārtojuma slāņa sadalījums ir parādīts šajā tabulā:
(5), slāņu izkārtojuma vispārīgās vadlīnijas:
Detaļas virsmas apakšējā puse (otrais slānis) ir iezemētā plakne, kas piegādā iekārtas ekranēšanas slāni un augšējā slāņa elektroinstalācijas atskaites plakni;
Visi signāla slāņi var atrasties blakus iezemētajai plaknei;
Centieties novērst divus signāla slāņus tieši blakus;
Galvenais enerģijas avots var būt tam blakus;
Apsveriet laminētās struktūras simetriju.
Kas attiecas uz mātesplates slāņu izkārtojumu, esošo mātesplati ir grūti kontrolēt paralēlā garā intervāla vadu veidošanā, un plates darbības frekvence pārsniedz 50 MHz.
(Ja apstākļi ir mazāki par 50 MHz, skatiet atbilstošo relaksāciju), ieteiktās izkārtojuma vadlīnijas:
Detaļas virsma un metināšanas virsma ir pilnīgas zemes plaknes (vairogs);
Nav blakus esošu paralēlu vadu slāņu;
Visi signāla slāņi var atrasties blakus iezemētajai plaknei;
Galvenais signāls atrodas blakus stratam, nevis pāri nodalījumam
