Contrôle d'impédance des PCB

CommePCB les vitesses de commutation des signaux continuent d'augmenter, les concepteurs de PCB d'aujourd'hui doivent comprendre et contrôler l'impédance des traces de PCB. Avec les temps de signalisation plus courts et les fréquences d'horloge plus élevées des circuits numériques modernes, les traces PCB ne sont plus de simples connexions, mais plutôt des lignes de transmission.

En pratique, il est nécessaire de contrôler l'impédance de trace à des vitesses marginales numériques supérieures à 1ns ou à des fréquences analogiques supérieures à 300Mhz. L'un des paramètres clés des traces de PCB est leur impédance caractéristique (c'est-à-dire le rapport entre la tension et le courant d'une onde lorsqu'elle se déplace le long de la ligne de transmission du signal). L'impédance caractéristique du conducteur du circuit imprimé est un indicateur important de la conception du circuit imprimé, en particulier dans leConception de circuits imprimésdes circuits haute fréquence, il faut considérer que l'impédance caractéristique du conducteur et le dispositif ou le signal requis par l'impédance caractéristique de celui-ci, qu'ils correspondent ou non. Cela implique deux concepts : le contrôle d'impédance et l'adaptation d'impédance. Cet article se concentre sur les problèmes de contrôle d'impédance et de conception d'empilement.

Contrôle d'impédance, le conducteur dans le circuit imprimé aura une variété de transmission de signal, afin d'améliorer son taux de transmission et doit améliorer sa fréquence, la ligne elle-même, si en raison de la gravure, l'épaisseur de la couche stratifiée, la largeur du conducteur et d'autres facteurs différents, entraîneront une impédance digne de changement, de sorte que sa distorsion du signal. Par conséquent, la valeur d'impédance du conducteur dans le circuit imprimé à grande vitesse doit être contrôlée dans une certaine plage, appelée « contrôle d'impédance ».

L'impédance d'une trace de PCB sera déterminée par son inductance inductive et capacitive, sa résistance et sa conductivité. Les facteurs affectant l'impédance des traces PCB sont : la largeur du fil de cuivre, l'épaisseur du fil de cuivre, la constante diélectrique du diélectrique, l'épaisseur du diélectrique, l'épaisseur des plages, le chemin du fil de terre, les traces autour de la trace, etc. Impédance du PCB varie de 25 à 120 ohms.

En pratique, il est nécessaire de contrôler l'impédance de trace à des vitesses marginales numériques supérieures à 1ns ou à des fréquences analogiques supérieures à 300Mhz. L'un des paramètres clés des traces de PCB est leur impédance caractéristique (c'est-à-dire le rapport entre la tension et le courant d'une onde lorsqu'elle se déplace le long de la ligne de transmission du signal). L'impédance caractéristique du conducteur du circuit imprimé est un indicateur important de la conception des circuits imprimés, en particulier dans la conception des circuits imprimés de circuits haute fréquence, il faut considérer que l'impédance caractéristique du conducteur et du dispositif ou du signal requis par l'impédance caractéristique du même, qu'il corresponde ou non. Cela implique deux concepts : le contrôle d'impédance et l'adaptation d'impédance. Cet article se concentre sur les problèmes de contrôle d'impédance et de conception d'empilement.

Contrôle d'impédance, le conducteur dans le circuit imprimé aura une variété de transmission de signal, afin d'améliorer son taux de transmission et doit améliorer sa fréquence, la ligne elle-même, si en raison de la gravure, l'épaisseur de la couche stratifiée, la largeur du conducteur et d'autres facteurs différents, entraîneront une impédance digne de changement, de sorte que sa distorsion du signal. Par conséquent, la valeur d'impédance du conducteur dans le circuit imprimé à grande vitesse doit être contrôlée dans une certaine plage, appelée « contrôle d'impédance ».

L'impédance d'une trace de PCB sera déterminée par son inductance inductive et capacitive, sa résistance et sa conductivité. Les facteurs affectant l'impédance des traces PCB sont : la largeur du fil de cuivre, l'épaisseur du fil de cuivre, la constante diélectrique du diélectrique, l'épaisseur du diélectrique, l'épaisseur des plages, le chemin du fil de terre, les traces autour de la trace, etc. Impédance du PCB varie de 25 à 120 ohms. En pratique, une ligne de transmission PCB se compose généralement d'un tracé de fil, d'une ou plusieurs couches de référence et d'un matériau isolant. La trace et les couches forment l'impédance de contrôle. Les PCB seront souvent multicouches et l'impédance de contrôle 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 électroniques du matériau isolant :

       La largeur et l'épaisseur de la trace du signal ;

       La hauteur du noyau ou du matériau pré-rempli de part et d'autre de la trace ;

       La configuration des traces et des couches de planches ;

       Les constantes isolantes du noyau et du matériau pré-rempli.

       Il existe deux formes principales de lignes de transmission PCB : Microstrip et Stripline.

       Microruban :

       Le microruban est un fil ruban, c'est-à-dire une ligne de transmission avec un plan de référence sur un seul côté, avec le dessus et les côtés exposés à l'air (ou enduits), au-dessus de la surface de la carte Er à constante isolante, référencé au plan d'alimentation ou de masse.

       Remarque : en réalitéFabrication de PCB, le fabricant de la carte recouvre généralement la surface du PCB d'une couche d'huile verte, donc dans les calculs d'impédance réels, le modèle présenté ci-dessous est généralement utilisé pour les lignes microrubans de surface :

       Ligne de strip-tease :

       Une stripline est une bande de fil placée entre deux plans de référence, comme le montre la figure ci-dessous, et les constantes diélectriques des diélectriques représentées par H1 et H2 peuvent être différentes.

       Les deux exemples ci-dessus ne sont qu'une démonstration typique des lignes microruban et des lignes à ruban. Il existe de nombreux types différents de lignes microruban et de lignes à ruban spécifiques, telles que les lignes microruban laminées, etc., qui sont toutes liées à la structure d'empilement du PCB spécifique.

       Les équations utilisées pour calculer l'impédance caractéristique nécessitent des calculs mathématiques complexes, utilisant souvent des méthodes de résolution de champ, y compris l'analyse des éléments de frontière, donc en utilisant le logiciel spécialisé de calcul d'impédance SI9000, tout ce que nous avons à faire est de contrôler les paramètres de l'impédance caractéristique :

       Constante diélectrique de la couche isolante Er, largeur de l'alignement W1, W2 (trapézoïdal), épaisseur de l'alignement T et épaisseur de la couche isolante H.