Advanced Impedance Control PCB Solutions från PCBTok

"Hur beräknas PCB-impedansen?" Du kanske vill veta. Om du är designer. Svaret är enkelt: för att bestämma impedansen för ett kort måste du först förstå hur de olika komponenterna på kortet påverkar det. Det finns flera situationer där impedanskontroll av PCB krävs, så se till att du inkluderar denna information i dina PCB-designdata. För att skicka signaler bör din krets ha låg impedans osv.

Om ditt kort är designat med en kretssimulator kan du använda den för att bestämma kretskortets impedans. Kostnaden för att använda denna metod är en nackdel. Men fördelarna med att använda den är mycket större. Det är viktigt att utvärdera kvaliteten på PCB-designen och identifiera fel innan den sätts i produktion. Om du följer dessa tre rekommendationer är du på god väg till kvalitetsnämnden.

Ange först målimpedansen och spårbredden. Ange dessa värden på flikarna Target Impedance och Trace Width. Du måste också ange den relativa dielektricitetskonstanten för PCB-kortets material. Efter att ha angett dessa två värden kommer räknaren att beräkna impedansen för inriktningen åt dig. Då får du den exakta impedansen.

Signalen sänds från sändaren till mottagaren via PCB-överföringsledningar. Dessa ledningar måste ha minst två ledare och en returväg, vanligtvis ett jordningsskikt. Ett dielektriskt material separerar dessa spår. Kontrollerade impedanser är kritiska eftersom de sänder signaler som kan bli allvarligt förvrängda av reflekterad energi. Kontrollerad impedans säkerställer att signalen når sin fulla potential. Vi kommer att undersöka några av de olika tillämpningarna av denna teknik för att förstå varför den är så viktig.

För att få bästa resultat med kontrollerad impedans måste du ange bredden på uppriktningen. PCB-tillverkare använder denna teknik för att specificera bredden på varje justering. De kan minska mängden arbete med att bygga en bräda genom att specificera dessa mått exakt och tydligt. Om du använder den här tekniken, se till att inkludera tillräckligt med detaljer för att ge tillverkaren en tydlig förståelse av de parametrar som måste beaktas.

4-lagers PCB med impedanskontroll

Kontrollerad impedans är en viktig del av modern PCB-tillverkning eftersom den säkerställer att dina enheter fungerar korrekt och förblir stabila över tiden. Kontrollerad impedans ger också ett värde till PCB:n och förbättrar enhetens kontrolltillförlitlighet. Om du använder USB-signaler behöver du ett par justeringar med en impedans på 90 ohm (+10%). Flera faktorer måste beaktas när man bestämmer den korrekta impedansen för USB-signaler, inklusive bredden på justeringen, avståndet mellan kopparfunktioner och DK.

Kontrollerad impedans är ett viktigt övervägande när man väljer rätt PCB-material för högfrekvent applikationer. Kontrollerad impedans är den karakteristiska impedansen för en transmissionsledning och är särskilt viktig för PCB eftersom högfrekventa signaler kräver exakt impedans. Impedansen för ett PCB bestäms av dess fysiska dimensioner och materialsammansättning och mäts i ohm (O).

När du väljer ett PCB för en kritisk applikation är det viktigt att kritiska komponenter testas noggrant. Detta är inte möjligt om spåren som innehåller den kontrollerade impedansen är otillgängliga eller för korta för att kunna mätas korrekt. Dessutom kan ytterligare kuddar eller viaor användas för att hjälpa till vid testning, vilket kan ha en inverkan på kretsens prestanda. De tar också upp extra utrymme. Kontrollerad impedans är därför avgörande för långsiktig prestanda.

Skillnaden mellan impedans och resistans är att den förra är en egenskap hos högfrekventa kretsar. Ohm används för att mäta motstånd. Å andra sidan kännetecknas DC av motstånd. Signaler som överförs till samma impedans är vanligtvis optimala. Å andra sidan kommer signaler som överförs till olika impedanser att uppleva dämpning eller reflektion.

Enbart traditionell ledningsteknik kan inte producera ett kretskort med kontrollerad impedans. förutom ledningar måste komponentimpedanser matchas. Det första steget är att identifiera alla nätverk som har problem med signalintegritet. Avslutande komponenter kan också användas för att uppnå impedansmatchning. Före designprocessen för kortet är det viktigt att fastställa källan och målimpedansen för nätverket.

PCB använder ofta kontrollerade impedanstekniker. Kontrollerade impedanstekniker är viktiga för att minska kortets impedans. När du designar en krets är det viktigt att överväga impedansen hos signalen. Följande artikel förklarar hur man designar ett kretskort med tekniker för kontrollerad impedans. Denna information kommer att vara användbar för ditt nästa projekt.

Tekniker med kontrollerad impedans används vanligtvis inom RF-kommunikation, telekommunikation och höghastighetssignalbehandling. Det krävs även för beräkningar med signalfrekvenser större än 100 MHz. För digitala höghastighetsapplikationer är kontrollerade impedanstekniker väsentliga. Ett annat bra exempel på höghastighets digitala applikationer är höghastighetsvideo. Kontrollerade impedanstekniker kan förenkla designen av höghastighetsvideo och signalbehandling.

Impedanskontrollberäkning

Innan du börjar PCB-layouten, bör du förbereda schemat fullt ut. Detta beror på att du kommer att behöva göra ändringar baserat på impedanskänsliga signaler. Den schematiska databasen och PCB-layoutdatabasen bör synkroniseras. Kontrollera att ditt schema innehåller de godkända komponenterna och de senaste kontrollerade impedanssignalerna. Ange sedan typen av styrd impedanssignal och klassificera den som ett differentiellt par eller ett ensidigt nätverk. Kom ihåg att dielektrisk höjd är en viktig faktor för att kontrollera kretsimpedansen.

Impedanskänsliga kretsar kräver olika matchningsmetoder. Den mest effektiva metoden är att matcha flera kretsar parallellt på ett enda spår. Två källlinjer är kopplade med samma impedans i parallell matchning, men matchar en i mitten. För att säkerställa att din design är optimal för båda typerna av impedanskänsliga system kan du applicera parallell matchning till olika delar av kretsen.

Kontrollerad impedansdirigering kräver att man beräknar kortets impedansfördelning och konfigurerar kortets material. Dessa parametrar ställs in i Layer Stack Manager i din PCB-redigerare. Den dielektriska konstanten DK och dissipationsfaktorn Df för det dielektriska materialet är nyckeln till förståelsen. Du kan undvika vanliga routingfel genom att använda dessa värden korrekt.

Se till att dielektricitetskonstanten är konstant längs hela längden av kurvan. På grund av den likformiga dielektricitetskonstanten överförs effekten likformigt över hela längden av kurvan. Det är också viktigt att se till att spårens tvärsnittsgeometri är enhetlig. Som ett resultat blir det mindre effektdämpning och en mer enhetlig impedans. Slutligen, undvik överdimensionering och bryta signalvägen.

Kontrollera att alla komponenter, speciellt inriktningen, är impedansmatchade. Detta förhindrar energireflektioner samtidigt som det säkerställer korrekt koppling från källan till vägen till lasten. Kontrollerad impedans är avgörande för att möjliggöra specifik komponentfunktionalitet. Om impedansen för en komponent inte matchas kommer kopplingstiden att öka och slumpmässiga fel uppstår.

Om impedansen för en komponent inte matchar, måste du lägga till terminerade komponenter för att uppnå impedansmatchning. Om du är osäker på impedansen för en viss komponent, sök råd från tillverkaren av kretskort. En bra tillverkare kommer att kunna uppnå den nödvändiga impedansen och tillverkningstoleranserna. Om impedansen inte uppfylls kan tillverkaren rekommendera att modifiera stacken.

Vikten av impedansmatchning i PCB-design beror på vilken typ av krets som designas. Dagens analoga och digitala system kräver impedansmatchning. De kräver snabba stigtider och låg matningsspänning. Analoga och digitala komponenter kräver också högre frekvenser. När frekvensen ökar är det mer sannolikt att sammankopplingar misslyckas. Därför är korrekt impedansmatchning avgörande för en framgångsrik PCB-design.

Beräkningar för att bestämma impedans baseras vanligtvis på ett perfekt rektangulärt tvärsnitt. Det faktiska tvärsnittet kan vara polygonalt, med mellanrum eller andra impedanser. Detta tvärsnitt kan variera kraftigt mellan korttillverkare. När man beräknar impedansen för ett PCB använder tillverkare ofta sina egna patentskyddade formler.

Kort sagt, impedans är summan av reaktans och resistans. Ibland är det nödvändigt att specificera impedansen för ett nätverk eller spår. När impedansen för en krets är för hög kan efterklang inträffa. Men i de flesta fall är det inte nödvändigt att specificera impedansen för ett spår. Denna faktor kan ha en inverkan på kretsens totala prestanda.

Impedanskontrolltestare

För att designa ett kretskort med korrekt impedansmatchning måste du först förstå hur din krets är uppbyggd. Det är viktigt att komma ihåg att impedansen minskar när avståndet mellan signallinjerna och det virtuella mönstret minskar. Till exempel kan microvias användas för att skapa produktionsvänliga PCB-anpassningar. Använd sedan BGA escape routing eller dogbone fan-out strukturer kan du uppnå impedansmatchning i HDI.